JP2023092901A - プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents
プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023092901A JP2023092901A JP2021208201A JP2021208201A JP2023092901A JP 2023092901 A JP2023092901 A JP 2023092901A JP 2021208201 A JP2021208201 A JP 2021208201A JP 2021208201 A JP2021208201 A JP 2021208201A JP 2023092901 A JP2023092901 A JP 2023092901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photomask
- shielding
- exposure
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- QCMJBECJXQJLIL-UHFFFAOYSA-L chromium(6+);oxygen(2-);difluoride Chemical compound [O-2].[O-2].[F-].[F-].[Cr+6] QCMJBECJXQJLIL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910021344 molybdenum silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 molybdenum silicide nitride Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/201—Filters in the form of arrays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
- G02F1/133514—Colour filters
- G02F1/133516—Methods for their manufacture, e.g. printing, electro-deposition or photolithography
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/29—Rim PSM or outrigger PSM; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/54—Absorbers, e.g. of opaque materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
【課題】プロキシミティ露光により、転写パーンの寸法の微細化およびテーパ角の向上が可能となるフォトマスクを提供する【解決手段】透明基板２と、上記透明基板上に配置された遮光膜３とを有し、上記遮光膜は、略多角形または略円形の開口部Ｏが形成された遮光主部３１と、上記遮光主部の上記開口部の内側に配置され、上記遮光主部と間隔をあけて形成された遮光補助パターン３２と、を有し、上記遮光膜は、露光光に対し位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト作用を有するとともに、上記露光光の透過率が１％以上１０％以下となる位相シフト膜である。【選択図】図１
Description
本開示は、プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法に関する。
従来より、液晶表示装置のカラーフィルタの着色層等の形成には、基板上に形成された感光性樹脂層にパターン露光を行い、露光後に感光性樹脂層を現像することによって、目的とするパターンを形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。フォトリソグラフィー法においては、フォトマスクを介して光を照射するのが一般的である。
この際、フォトマスクが被露光体に密着することによって生じる傷を防ぐため、または、フォトマスクに塵埃が付着している場合に欠陥が生じるのを防ぐために、フォトマスクと被露光体との間に間隙を設けて露光する、すなわちプロキシミティ（近接）露光を行うことが多い。しかしながら、このような間隙を設けた場合、フレネル回折現象等により、細かいパターンを目的とする形状に形成することができないという問題があった。
近年では、フォトマスクと、加工する基板との間に投影レンズを設ける投影転写露光法が用いられる場合がある。投影転写露光法によれば、被露光体にパターン像を転写することができるため、露光波長相当までの解像度が得られるようになる。しかしながら、投影転写露光法には、高精度レンズが必要となり、露光装置に多大なコストがかかる。そのため、プロキシミティ露光方式により、細かいパターンを目的とする形状に形成することが可能なフォトマスクが求められている。
そこで、マスクパターンに工夫を施すことにより、プロキシミティ露光方式における解像度を向上させる試みがなされている。例えば、特許文献１には、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）を使用してプロキシミティ露光機で微細化を図る技術が知られている。具体的には、透光性基板と、前記透光性基板に設けられ、露光光を遮る遮光部と、前記遮光部における所望のパターンと対応する領域に設けられ、前記遮光部の開口部からなる主パターン部と、遮光部における前記所望のパターンと対応する位置の周辺部で且つ前記所望のパターンの輪郭部を構成する辺に沿って設けられ、前記主パターン部を透過する光と位相が揃った同位相の光を透過する開口部からなる複数の同位相補助パターンを含む補助パターン部とを備えるフォトマスクが開示されている。
液晶パネルの高解像度化に伴い、画素サイズも小さくなっており、カラーフィルターとＴＦＴ基板との間のセルギャップを維持する柱（フォトスペーサー）についても、パターン寸法の微細化、テーパ角の向上等が求められている。
プロキシミティ露光方式で、柱の転写寸法とテーパ角を改善する手段については、いくつか考えられる。例えば、露光ギャップを小さくする方法が挙げられるが、大型マスクではマスクの撓みが無視できず、露光ギャップの限界に近付いている。また、レジストを変更する方法が挙げられるが、レジストの解像度も限界に近づいており、準備ができたとしても、エンドユーザーの材料変更承認が得ることは難しく、また、コスト面で不利である。さらに、露光コリメーション角度を小さくする方法等が挙げられるが、フライアイレンズやロッドレンズを用いたＨＲＵ（High Resolution Unit）を使用すると露光照度が低下し、タクト時間が延びて生産効率が低下する。
また、特許文献１に記載のような、光を通さない遮光膜を用いる場合には、転写パターン寸法の微細化には効果が薄い。また、特許文献１には、開口部に位相シフト膜を設ける記載があるものの、工程、成膜費、製造リードタイムが長くなり、フォトマスクに求められている需要に応えられない。
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、プロキシミティ露光により、転写パーンの寸法の微細化およびテーパ角の向上が可能となるフォトマスクを提供することを主目的とする。
本開示の一実施形態は、プロキシミティ露光用のフォトマスクであって、透明基板と、上記透明基板上に配置された遮光膜とを有し、上記遮光膜は、略多角形または略円形の開口部が形成された遮光主部と、上記遮光主部の上記開口部の内側に配置され、上記遮光主部と間隔をあけて形成された遮光補助パターンと、を有し、上記遮光膜は、露光光に対し位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト作用を有するとともに、上記露光光の透過率が１％以上１０％以下となる位相シフト膜である、プロキシミティ露光用フォトマスクを提供する。
本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクにおいては、同じ下底サイズの転写パターンの形成を目的とする基準フォトマスクに対して、通過した光の光強度分布のピークの立ち上がり角度が大きくなるように上記遮光補助パターンが配置されていることが好ましい。
本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクにおいては、上記開口部の直径が、１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクにおいては、上記露光光は、ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光であることが好ましい。
本開示の一実施形態は、カラーフィルタ用透明基板上に、ブラックマトリクスと、着色画素と、フォトスペーサーと、を備えるカラーフィルタの製造方法であって、上述のプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、上記遮光主部における前記開口部に対応する柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成するフォトスペーサー形成工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
本開示は、プロキシミティ露光により、転写パターンの寸法の微細化およびテーパ角の向上が可能となるフォトマスクを提供することができる。
下記に、図面等を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。ただし、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、下記に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表わされる場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本明細書において、ある部材の上に他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」、あるいは「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上、あるいは直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方、あるいは下方に、さらに別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。また、本明細書において、ある部材の面に他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「面側に」または「面に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上、あるいは直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方、あるいは下方に、さらに別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。
以下、本開示のプロキシミティ露光用フォトマスクについて、詳細に説明する。なお、本明細書において、「プロキシミティ露光用フォトマスク」を単に「フォトマスク」と称する場合がある。
Ａ．プロキシミティ露光用フォトマスク
図１（Ａ）は、本開示のフォトマスクの一例を示す概略平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１に示すように、本開示のプロキシミティ露光用フォトマスク１は、透明基材２と、透明基材２上に配置された遮光膜３とを有する。遮光膜３は、略多角形または略円形の開口部Ｏを有する遮光主部３１と、開口部内に、遮光主部３１と間隔をあけて配置された遮光補助パターン３２とを有する。遮光膜３は、フォトマスクを露光する露光光の位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト膜であり、露光光に対して、１％以上１０％以下の透過率を有する。また、図１に示す本開示のプロキシミティ露光用フォトマスク１は、遮光補助パターン３２により、開口部Ｏの領域が、内側透明領域４２と外側透明領域４１とに区別される。
図１（Ａ）は、本開示のフォトマスクの一例を示す概略平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１に示すように、本開示のプロキシミティ露光用フォトマスク１は、透明基材２と、透明基材２上に配置された遮光膜３とを有する。遮光膜３は、略多角形または略円形の開口部Ｏを有する遮光主部３１と、開口部内に、遮光主部３１と間隔をあけて配置された遮光補助パターン３２とを有する。遮光膜３は、フォトマスクを露光する露光光の位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト膜であり、露光光に対して、１％以上１０％以下の透過率を有する。また、図１に示す本開示のプロキシミティ露光用フォトマスク１は、遮光補助パターン３２により、開口部Ｏの領域が、内側透明領域４２と外側透明領域４１とに区別される。
本開示によれば、遮光膜として露光光の位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト膜を使用し、かつ、遮光主部の開口部の内側に遮光補助パターンを形成することにより、所望の転写パターン（例えば、開口部に対応する柱状パターン）の寸法を微細化することができ、テーパ角を向上させることができる。これは、遮光膜として上記位相シフト膜を使用することにより、所望の転写パターンの境界部外側においては、上記位相シフト膜を通過した光と、開口部における透明領域を通過した光とが干渉し、弱め合い、かつ、所望の転写パターンの中心近傍においては、開口部の遮光補助パターンで区切られた透明領域を透過した光同士が干渉し、強め合うことで、通過した光が急峻な光強度分布を示すためと推察される。従って、本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクによれば、転写パターンの寸法の微細化や、テーパ角の向上が可能となる。また、露光ギャップ変動に対しての転写パターンの寸法の変動を少なくすることができるため、フォトマスクが大型である場合でも、精度良く転写パターンを形成することができる。さらに、所望の転写パターンの中心近傍においては光強度が大きくなるため、露光コリメーション角度を小さくするためにＨＲＵ（High Resolution Unit）を使用したとしても、生産効率の低下を抑制することができる。
図２（Ａ）は、プロキシミティ露光用フォトマスクの遮光膜が透過率５．２％の１８０度位相シフト膜である場合の、フォトマスクの結像面（具体的には感光性樹脂層の表面）での光振幅分布を示しており、図２（Ｂ）はフォトマスクの結像面での光強度分布を示している。図２に示すように、位相シフト膜の使用により、所望の転写パターンの境界部（具体的には、レジストの解像閾値に相当する光強度となる位置）の外側において、位相シフト膜を通過した光Ｌ２と、開口部における透明領域を通過した光Ｌ１とが干渉し、境界部外側における光強度が弱くなることが確認される。
なお、本開示のプロキシミティ露光用フォトマスクを用いて感光性樹脂層のパターニングを行った場合、遮光補助パターンに対応するパターンは解像されずに、開口部の形状に対応したパターンのみが形成される。
本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクは、後述するように、同じ下底サイズの転写パターンの形成を目的とする基準フォトマスクに対して、通過した光の光強度分布のピークの立ち上がり角度が大きくなるように、遮光補助パターンが配置されていることが好ましい。ここで、上記基準フォトマスクとは、透明基板上に、転写パターンに対応する開口部が形成された、実質的に光を透過させない遮光膜を有し、開口部の内側には補助パターンが形成されていないフォトマスクをいう。
このような遮光補助パターンの形状や位置については、光強度分布のシミュレーションによって決定することができる。光強度分布のシミュレーションは、一般的なフレネル回折に基づく。下記の数式（１）により、基板上の点Ｐでの光の振幅ＥＰを、対応するプロキシミティ露光用フォトマスクの開口部（透明領域）の各点からの球面波の積分値として計算により求め、さらに、下記の数式（２）により、点Ｐでの光強度Ｉを、計算により求めることができる。
図３は、下記の数式（１）による基板５２上の点Ｐでの光強度分布の計算を説明するための図であり、プロキシミティ露光用フォトマスク１の開口部の任意の点Ｑと、基板５２上の任意の点Ｐとの位置関係を示した模式図である。図３において、点Ｓは点Ｑを通過した露光光５３が直進した場合の基板５２上の位置である。
ここで、数式（１）において、ｋ＝２π／λであり、ＥＰは基板上の点Ｐにおける光の振幅、Ａは入射光の強度によって決まる定数、λは入射光の波長、δは線分ＱＳと線分ＱＰのなす角、ｒは点Ｑから点Ｐまでの距離、ｉは虚数単位である。
Ｉ＝ＥＰ×ＥＰ
＊ （２）
ここで、数式（２）において、ＥＰ ＊はＥＰの共役複素数である。なお、上記の計算は、プロキシミティ露光用フォトマスクの開口部を有限の微小区間に区切り、計算機により行うものとする。
ここで、数式（２）において、ＥＰ ＊はＥＰの共役複素数である。なお、上記の計算は、プロキシミティ露光用フォトマスクの開口部を有限の微小区間に区切り、計算機により行うものとする。
例えば、開口部の内側に配置される遮光補助パターンが１つであり、遮光補助パターンの形状が連続的な円形リング状である場合においては、図４に示す、開口部の直径Ａ、遮光補助パターン３２の幅Ｂ、遮光補助パターン３２の内径Ｃが、以下の式を満たす形状であれば、確実に、転写パターンの中心の光強度を高くすることができ、かつ、転写パターンの境界部（具体的には、レジストの解像閾値に相当する光強度となる位置）の外側において光強度を低くすることができる。
Ａ×Ｓ１＋Ｓ２－Ｓ３≦Ｃ≦Ａ×Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３ （３）
（式中、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は以下の通りである。
Ｓ１＝（－０．０３６０×Ｂ２＋０．１８５×Ｂ＋０．８２９）
Ｓ２＝（０．７７５×Ｂ２－５．９７×Ｂ－０．７７７）
Ｓ３＝（０．０９３８×Ｂ２－１．３１×Ｂ＋５．２６））
（式中、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は以下の通りである。
Ｓ１＝（－０．０３６０×Ｂ２＋０．１８５×Ｂ＋０．８２９）
Ｓ２＝（０．７７５×Ｂ２－５．９７×Ｂ－０．７７７）
Ｓ３＝（０．０９３８×Ｂ２－１．３１×Ｂ＋５．２６））
上記（３）式を満たす本開示のフォトマスクを用いた場合における、転写パターン（柱状パターン）の下底サイズとスロープ値との関係をシミュレーションにより求めた結果を図５に示す。なお、転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光装置の光源：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）の４波長混合光源、露光ギャップ：２００μｍである。同様に、基準フォトマスクについても、柱状パターンの下底サイズとスロープ値との関係をシミュレーションにより求めた。
図５に示すように、基準フォトマスクでは、転写パターンの下底サイズ（μｍ）が小さい場合、特に、転写パターンの下底サイズが１０μｍ以下の場合、スロープ値の低下が著しいことが確認できる。一方、本開示のフォトマスクは、上記（３）式を満たす全ての点において、基準フォトマスクに対してスロープ値が高いことが確認された。なお、スロープ値とは、光強度分布のシミュレーション結果におけるレジスト解像閾値における接線の傾きである。
このように、本開示のフォトマスクを用いた場合には、スロープ値が高くなり、即ち、転写パターンのテーパ角が垂直に近いものとなる。なお、テーパ角とは、テーパ形状を有する層の側面と、当該層の底面との間の角度を指す。
なお、本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクは、転写パターンの用途によっては、必ずしも、同じ下底サイズの転写パターンを目的とする基準フォトマスクに対して、通過した光の光強度分布のピークの立ち上がり角度が大きくなるように遮光補助パターンが配置されていなくてもよい。
以下、本開示のフォトマスクにおける各構成について、詳細に説明する。
１．遮光主部
本開示におけるフォトマスクの遮光主部は、透明基材上に配置され、略多角形または略円形の開口部が形成されている。開口部は、所望の転写パターン（設計パターン）に対応する領域である。遮光主部における開口部の数は特に限定されず、１つまたは複数である。
本開示におけるフォトマスクの遮光主部は、透明基材上に配置され、略多角形または略円形の開口部が形成されている。開口部は、所望の転写パターン（設計パターン）に対応する領域である。遮光主部における開口部の数は特に限定されず、１つまたは複数である。
開口部の形状はプロキシミティ露光用フォトマスクの種類や用途等に応じて適宜選択される。本開示において略円形とは、円形（正円）、最小径を１とした場合の最大径が１より大きく３．０以下の範囲内となる楕円形をいうこととする。また、略多角形とは、正多角形、各角から中心を通るように引いた直線のうち、最小の直線の長さを１とした場合、最長の直線の長さが１より大きく３．０以下の範囲内となる多角形をいうこととする。
本発明においては、上記開口部の径が、例えば１０μｍ以上である。一方、例えば２０μｍ以下であり、好ましくは１５μｍ以下である。具体的範囲としては、例えば１０μｍ以上２０μｍ以下程度、特に１０μｍ以上１５μｍ以下程度であることが好ましい。なお、上記開口部が略多角形である場合の上記開口部の径とは、各角から中心を通るように引いた直線の長さをいうこととする。また、楕円や、正多角形以外の多角形の場合、最小径が上記範囲であることが好ましい。
２．遮光補助パターン
本開示におけるプロキシミティ露光用のフォトマスクの遮光補助パターンは、遮光主部の開口部の内側に、遮光主部と間隔をあけて形成される。このような遮光補助パターンは、同じ下底サイズの転写パターンを目的とする基準フォトマスクに対して同条件で露光した場合において、通過した光の光強度分布のピークの立ち上がり角度が大きくなるような幅、大きさ、及び遮光主部との間隔で配置されることが好ましい。上記同条件とは、露光波長、露光ギャップ、および露光コリメーション角度が同一であることをいう。
本開示におけるプロキシミティ露光用のフォトマスクの遮光補助パターンは、遮光主部の開口部の内側に、遮光主部と間隔をあけて形成される。このような遮光補助パターンは、同じ下底サイズの転写パターンを目的とする基準フォトマスクに対して同条件で露光した場合において、通過した光の光強度分布のピークの立ち上がり角度が大きくなるような幅、大きさ、及び遮光主部との間隔で配置されることが好ましい。上記同条件とは、露光波長、露光ギャップ、および露光コリメーション角度が同一であることをいう。
開口部の内側に配置される遮光補助パターンは、１つであっても、２以上であってもよい。
開口部の内側に配置される遮光補助パターンが１つである場合のプロキシミティ露光用のフォトマスクについて説明する。図１に示すように、遮光補助パターン３２は、開口部Ｏにおける、遮光補助パターン３２の内側の内側透明領域４２を透過する光と、遮光補助パターン３２と遮光主部３１との間隙である外側透明領域４１を透過する光が干渉によって、転写パターンの中央近傍における光強度が大きくなるように、遮光補助パターンが配置されることが好ましい。
開口部の内側に配置される遮光補助パターンが２つである場合のプロキシミティ露光用のフォトマスクについて、説明する。図６に示すプロキシミティ露光用のフォトマスクは、開口部Ｏの内側に、遮光主部３１側から、第１遮光補助パターン３２ａ、第２遮光補助パターン３２ｂが形成されている。第２の遮光補助パターン３２ｂの内側の透明領域４３と、第１の遮光補助パターンと３２ａと第２の遮光補助パターン３２ｂとの間隙である透明領域４２と、第１の遮光補助パターン３２ａと遮光主部３１との間隙である透明領域４１を通過する光が干渉によって、転写パターンの中央近傍における光強度が大きくなるように、第２の遮光補助パターンおよび第１の遮光補助パターンが配置されることが好ましい。
具体的な遮光補助パターンの大きさや、幅、遮光主部と遮光補助パターンとの距離については、上述したフレネル回折に基づく光強度分布のシミュレーションにより決定することができる。
具体的な遮光補助パターンの形状としては、円形のリング状、多角形のリング状等、種々の形状が挙げられる。また、遮光補助パターンの外形形状は、上記遮光主部が有する開口部の形状と相似形状であってもよいし、相似形状でなくてもよいが、相似形状であることが好ましい。転写パターンの形状が安定するためである。また、遮光補助パターンの開口部の形状としては、上記遮光主部の開口部の形状と同様の形状が挙げられるが、同様の形状でなくてもよい。
また、遮光補助パターンの中心と、遮光主部における開口部は、同心であることが好ましい。ここで、遮光補助パターンの中心が遮光主部の開口部の中心と同心であるとは、遮光補助パターンの中心が、遮光主部の開口部の中心から半径１μｍの円内にあることをいう。
遮光補助パターンは、連続的に形成されているものであってもよく、非連続に形成されているものであってもよい。
開口部の内側に配置される遮光補助パターンが１つである場合、その幅（図４における（Ｂ））は、０．５μｍ以上が好ましく、中でも０．８μｍ以上が好ましい。一方、８．０μｍ以下が好ましく、中でも７．０μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、０．５μｍ以上８μｍ以下程度が好ましく、特に、０．８μｍ以上７．０μｍ以下程度が好ましい。遮光補助パターンの幅が上記範囲に満たない場合、所望する遮光補助パターンの効果を得ることができないからであり、上記範囲を越える場合、プロキシミティ露光用フォトマスクを用いて露光および現像を行った際、解像されるおそれがあるからである。
また、遮光補助パターンの内径（図４における（Ｃ））は、１μｍ以上が好ましく、中でも２μｍ以上が好ましい。一方、１９μｍ以下が好ましく、中でも１１μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、１μｍ以上１９μｍ以下程度が好ましく、特に、２μｍ以上１１μｍ以下程度が好ましい。
また、遮光主部と遮光補助パターンとの間隙（透明領域）の幅は、１μｍ以上が好ましく、中でも１．５μｍ以上が好ましい。一方、４μｍ以下が好ましく、中でも２．０μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、１μｍ以上４μｍ以下程度が好ましく、特に、１．５μｍ以上２．０μｍ以下程度が好ましい。
また、開口部の内側に配置される遮光補助パターンが２つ（第１遮光補助パターンおよび第２遮光補助パターン）である場合、第１遮光補助パターンおよび第２遮光補助パターンの幅は、０．８μｍ以上が好ましい。一方、３．０μｍ以下が好ましく、中でも２．０μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、０．８μｍ以上３．０μｍ以下程度が好ましく、特に、０．８μｍ以上２．０μｍ以下程度が好ましい。
また、遮光主部と第１遮光補助パターンの間隙（透明領域）の幅は、１μｍ以上が好ましい。一方、４μｍ以下が好ましく、中でも２．０μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、１μｍ以上４μｍ以下程度が好ましく、特に、１．０μｍ以上２．０μｍ以下程度が好ましい。
また、第１遮光補助パターンと第２遮光補助パターンとの間隙（透明領域）の幅は、１．０μｍ以上が好ましい。一方、４．０μｍ以下が好ましく、中でも２．０μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、１．０μｍ以上４．０μｍ以下程度が好ましく、特に、１．０μｍ以上２．０μｍ以下程度が好ましい。
また、遮光補助パターンの厚みは、遮光主部の厚みと同程度とされることが好ましい。上述したように、本発明のプロキシミティ露光用フォトマスクの製造過程において、遮光補助パターンおよび遮光主部を一括して形成することができるからである。
３．遮光膜
本開示における遮光膜は、上記遮光主部および上記遮光補助パターンを含む。本開示において、遮光膜は、透明領域を透過した露光光の位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト作用を有するとともに、露光光に対して、１％以上、好ましくは、４％以上の透過率を有する。一方、１０％以下、好ましくは７％以下の透過率を有する。上記透過率の具体的範囲としては、１％以上１０％以下であり、好ましくは、４％以上７％以下である。なお、本開示においては、露光光として、ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）のいずれか、またはこれらの波長範囲を含む混合波長の光とすることができる。
本開示における遮光膜は、上記遮光主部および上記遮光補助パターンを含む。本開示において、遮光膜は、透明領域を透過した露光光の位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト作用を有するとともに、露光光に対して、１％以上、好ましくは、４％以上の透過率を有する。一方、１０％以下、好ましくは７％以下の透過率を有する。上記透過率の具体的範囲としては、１％以上１０％以下であり、好ましくは、４％以上７％以下である。なお、本開示においては、露光光として、ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）のいずれか、またはこれらの波長範囲を含む混合波長の光とすることができる。
このような位相シフト作用を有する遮光膜を使用することにより、上述したように、通過した光が急峻な光強度分布を示す。なお、上記透過率は、後述する透明基板の透過率をリファレンス（１００％）として測定することができる。また上記平均透過率の測定には、紫外・可視分光光度計（例えば日立Ｕ-４０００）を用いることができる。紫外・可視分光光度計（日立Ｕ-４０００）の測定条件を表１にまとめる。
また、ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の場合の透過率は、混合波長の中で最も高い透過率となる波長の値である。
遮光膜の構成は、露光光の位相を１８０度±４５度シフトする膜厚で上記透過率が得られる材質を選択して単層膜で構成する形態が挙げられる。また、主に位相を１８０度±４５度シフトする透過率の高い材質からなる位相調整層と、主に透過率を決める透過率の低い材質からなる透過率調整層の２層の構成とする形態も挙げられる。
遮光膜を単層で構成する場合は、屈折率ｎが高く（通常１．５以上）、波長λの露光光の位相を１８０度±４５度シフトさせる厚さｄで、１％から１０％の範囲で所望の透過率が得られる材質を選択する。このような単層で構成される半透明位相シフト膜の材質としては、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、モリブデンシリサイド窒化物（ＭｏＳｉＮ）、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、チタン酸化窒化物（ＴｉＯＮ）を例示することが出来、酸素や窒素の含有率を変えて透過率を調整する。
遮光膜は、露光光の位相を１８０度±４５度シフトさせる膜厚が求められ、遮光主部の膜厚ｄ、屈折率ｎ、露光光の波長λと、露光光が遮光主部および遮光補助パターンを通過して生じる位相差Φの間には、Φ＝２π（ｎ－１）ｄ／λの関係があり、位相差が反転するのは、Φ＝πであるから、位相差が反転する膜厚ｄは、λ／２（ｎ－１）となる。なお、位相差は１８０度に限られず、１８０度±４５度の範囲内であれば、十分な位相シフトの効果が得られる。
遮光膜を２層で構成する場合は、まず位相調整層の材質として露光波長で屈折率が高く、光透過率も高い材質を選んで位相を反転させる層とし、さらに透過率調整層の材質として露光波長で透過率の低い材質を選び、２層の膜全体として露光光の位相を反転し、透過率が所望の値となる様に各膜厚を調整する。位相調整層の材質としては、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、酸化フッ化クロム（ＣｒＦＯ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）、チタン酸化窒化物（ＴｉＯＮ）が用いられ、透過率調整層としてはクロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）が用いられる。半透明位相シフト膜を２層で構成する具体的な材料の組み合わせとしては、位相調整層を酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、透過率調整層を窒化クロム（ＣｒＮ）とする組み合わせ、位相調整層を酸化フッカクロム（ＣｒＦＯ）、透過率調整層を窒化クロム（ＣｒＮ）とする組み合わせ、位相調整層を酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）、透過率調整層を位相調整層より酸素比率の小さい酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）とする組み合わせを例示することが出来る。
本開示においては、具体的には、単層の酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）膜を例示できる。
４．透明基板
本発明に用いられる透明基板は、上記遮光主部および遮光補助パターンを形成可能なものであれば特に限定されるものではなく、一般的なフォトマスクに用いられる透明基板を使用することができる。透明基板としては、例えばホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
本発明に用いられる透明基板は、上記遮光主部および遮光補助パターンを形成可能なものであれば特に限定されるものではなく、一般的なフォトマスクに用いられる透明基板を使用することができる。透明基板としては、例えばホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
５．プロキシミティ露光用フォトマスク
次に、本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクについて説明する。本発明のプロキシミティ露光用フォトマスクは、上記透明基板上に、上記遮光主部および上記遮光補助パターンを備える遮光膜が形成されたものであれば、特に限定されるものではない。
次に、本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクについて説明する。本発明のプロキシミティ露光用フォトマスクは、上記透明基板上に、上記遮光主部および上記遮光補助パターンを備える遮光膜が形成されたものであれば、特に限定されるものではない。
本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクは、通常、１つまたは複数の開口部が形成された遮光主部と、上記開口部の内側に配置された、１つまたは複数の上述した遮光補助パターンとを有する。本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクの遮光主部に形成された複数の開口部は、互いに形状、大きさが同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、それぞれの開口部の内側に配置される遮光補助パターンも互いに形状、大きさ、開口部における配置位置が同一であってもよいし、異なっていてもよい。
また、本開示においては、プロキシミティ露光用フォトマスクにおける遮光主部に形成された複数の開口部のうち少なくとも１つが、内側に上述の遮光補助パターンが配置されていればよく、遮光補助パターンが内側に配置されていない開口部を有していてもよい。
近年の液晶パネルの高精細化や薄型化、タッチパネル機能の付与等の動きを受けて、スペーサーの微細化や耐久性向上に対する要求が高まっており、例えば、第１のフォトスペーサーと、第１のフォトスペーサーより低い（厚みの薄い）第２のフォトスペーサーとを備えるカラーフィルタなどが開発されている。
本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクが、開口部および遮光補助パターンの組み合わせを複数種類含むことによって、または、遮光補助パターンが配置された開口部に加えて遮光補助パターンが配置されていない開口部を含むことによって、１つのマスクで、異なる高さ(厚み)、または異なる寸法（直径）の柱状パターン（例えば、フォトスペーサー）を形成することが出来る。
本発明のプロキシミティ露光用フォトマスクは、特に露光光源を限定するものではないが、露光光源は、例えば、水銀ランプとし、露光光はｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）のいずれか、またはこれらの波長範囲を含む混合波長の光とすることができる。上述した混合波長の露光光を用いた場合は、透明領域において感光性樹脂層に与える露光エネルギーを大きくすることができ、露光時間を短くすることができるといった利点を有する。
また、本発明のプロキシミティ露光用フォトマスクは、ネガ型のレジストを用いて、上記開口部に対応する微細な柱状パターンを形成する場合に好適に使用される。具体的には、後述するような、液晶表示装置用カラーフィルタのフォトスペーサーを形成する際に特に有用である。ただし、この場合に限定されず、ポジ型のレジストを用いて、上記開口部に対応する微細な孔を形成する場合にも用いることができる。
Ｂ．カラーフィルタの製造方法
本開示におけるカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタ用透明基板上に、ブラックマトリクスと、着色画素と、フォトスペーサーと、を備えるカラーフィルタの製造方法であって、上述のプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、前記遮光主部における前記開口部に対応する柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成するフォトスペーサー形成工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
本開示におけるカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタ用透明基板上に、ブラックマトリクスと、着色画素と、フォトスペーサーと、を備えるカラーフィルタの製造方法であって、上述のプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、前記遮光主部における前記開口部に対応する柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成するフォトスペーサー形成工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
（１）フォトスペーサー形成工程
本開示におけるフォトスペーサー形成工程は、上記プロキシミティ露光用フォトマスクを用い、上記開口部に対応する柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成する工程である。具体的には、ネガ型の感光性樹脂を含有するフォトスペーサー形成用組成物を露光および現像し、上記開口部と同様のパターン状に形成された柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成する工程とすることができる。
本開示におけるフォトスペーサー形成工程は、上記プロキシミティ露光用フォトマスクを用い、上記開口部に対応する柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成する工程である。具体的には、ネガ型の感光性樹脂を含有するフォトスペーサー形成用組成物を露光および現像し、上記開口部と同様のパターン状に形成された柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成する工程とすることができる。
本工程において使用するフォトスペーサー形成用組成物としては、転写パターン（柱状パターン）以外の領域においては感光しにくいことが好ましく、レジストの解像閾値が位相シフト膜を透過した光の強度以上であるものが好ましい。
本工程により形成される上記柱状パターンの形状は、通常、円柱状や多角柱状が挙げられる。また上記柱状パターンの下底寸法（直径）は、例えば１７μｍ以下であり、中でも、１２μｍ以下が好ましい。一方、５μｍ以上が好ましく、中でも８μｍ以上が好ましい。具体的範囲としては、５μｍ以上１７μｍ以下の範囲内、特に８μｍ以上１２μｍ以下の範囲内とされることが好ましい。
また、本工程により形成される上記柱状パターンの高さは、通常、１．０μｍ以上であり、中でも１．５μｍ以上が好ましい。一方、通常、４．０μｍ以下であり、中でも、３．０μｍ以下が好ましい。具体的範囲としては、通常１．０μｍ以上４．０μｍ以下程度、中でも１．５μｍ以上３．０μｍ以下程度とされることが好ましい。
また、本開示のプロキシミティ露光用フォトマスクを用いれば、第１のフォトスペーサーと、第１のフォトスペーサーより低い第２のフォトスペーサーとを備えるカラーフィルタを製造することができる。この場合、本開示におけるプロキシミティ露光用フォトマスクの開口部に対応する転写パターンが、第１のフォトスペーサーおよび第２のフォトスペーサーの少なくともいずれかであればよい。
本工程は、具体的には、ブラックマトリクスと、着色画素とが形成されたカラーフィルタ用透明基板上に、フォトスペーサー形成用ネガ型レジスト組成物を塗布し、乾燥し、マスクを介して露光して露光部分を硬化させ、アルカリ現像液を用いて現像することにより、フォトスペーサーのパターニングを行うことができる。
フォトスペーサーは、非表示領域すなわちブラックマトリックスの上方に形成されることが好ましい。
（２）その他の工程
本実施態様のカラーフィルタの製造方法は、上記フォトスペーサー形成工程を有する
ものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程や、着色層を形成する着色層形成工程、上記着色層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程等、必要な工程を有していてもよい。これらの各工程については、一般的なカラーフィルタの製造方法における各工程と同様とすることができる。
本実施態様のカラーフィルタの製造方法は、上記フォトスペーサー形成工程を有する
ものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程や、着色層を形成する着色層形成工程、上記着色層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程等、必要な工程を有していてもよい。これらの各工程については、一般的なカラーフィルタの製造方法における各工程と同様とすることができる。
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。
以下に実施例および比較例を示し、本開示をさらに詳細に説明する。
（比較例１、実施例１）
下記のように設定した比較例１および実施例１のフォトマスクに対し、同一光強度時の下底寸法サイズの違いをシミュレーションにより求めた。
図７（Ａ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、直径１３μｍの開口部が形成されたＯＤ値が３より大きい遮光膜を有するバイナリマスクを比較例１のフォトマスクとした。
図７（Ｂ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、透過率５．２％であり、１８０度位相シフト膜からなる、直径１４μｍの開口部が形成された遮光主部３１と、開口部の内側に配置された幅２μｍ、内径２μｍのリング状の遮光補助パターン３２とが形成されたフォトマスクを実施例１のフォトマスクとした。
下記のように設定した比較例１および実施例１のフォトマスクに対し、同一光強度時の下底寸法サイズの違いをシミュレーションにより求めた。
図７（Ａ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、直径１３μｍの開口部が形成されたＯＤ値が３より大きい遮光膜を有するバイナリマスクを比較例１のフォトマスクとした。
図７（Ｂ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、透過率５．２％であり、１８０度位相シフト膜からなる、直径１４μｍの開口部が形成された遮光主部３１と、開口部の内側に配置された幅２μｍ、内径２μｍのリング状の遮光補助パターン３２とが形成されたフォトマスクを実施例１のフォトマスクとした。
露光ギャップＧとして２００μｍ離れた被露光体に、最大光強度が、比較例１：１．８７、実施例１：１．８３とほぼ同一となるように、プロキシミティ露光した場合における、被露光体上に形成される光強度分布を、シミュレーションにより得た。結果を図７（Ｃ）に示す。なお、上記最大光強度は、光の入射強度を１とした時の値であり、その他の転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光波長：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光とした。
図７（Ｃ）から、比較例１で得られる転写パターンの下底サイズ（図７中Ｙ）は１２．６１μｍであり、実施例１で得られる転写パターンの下底サイズ（図７中Ｘ）は９．８６μｍと算出された（図１０（Ａ））。また、スロープ値は比較例１が０．０９３、実施例１が０．１７０であり、実施例１では転写パターンの寸法が小さくなり、テーパ角も向上することが確認された。
（比較例２、実施例２）
下記のように設定した比較例２および実施例２のフォトマスクに対し、同一下底寸法サイズ時のテーパ角の違いをシミュレーションにより求めた。
図８（Ａ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、直径８μｍの開口部が形成された遮光膜（ＯＤ値：３より大）を有するバイナリマスクを比較例２のフォトマスクとした。
図８（Ｂ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、透過率５．２％であり、１８０度位相シフト膜からなる、直径１４μｍの開口部が形成された遮光主部３１と、開口部の内側に配置された幅１μｍ、内径８μｍのリング状の遮光補助パターン３２ａと、幅１μｍ、内径２μｍのリング状の遮光補助パターン３２ｂと、が配置されたフォトマスクを実施例２のフォトマスクとした。
下記のように設定した比較例２および実施例２のフォトマスクに対し、同一下底寸法サイズ時のテーパ角の違いをシミュレーションにより求めた。
図８（Ａ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、直径８μｍの開口部が形成された遮光膜（ＯＤ値：３より大）を有するバイナリマスクを比較例２のフォトマスクとした。
図８（Ｂ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、透過率５．２％であり、１８０度位相シフト膜からなる、直径１４μｍの開口部が形成された遮光主部３１と、開口部の内側に配置された幅１μｍ、内径８μｍのリング状の遮光補助パターン３２ａと、幅１μｍ、内径２μｍのリング状の遮光補助パターン３２ｂと、が配置されたフォトマスクを実施例２のフォトマスクとした。
露光ギャップＧとして２００μｍ離れた被露光体に、得られる転写パターンの下底サイズが比較例２：９．３８μｍ、実施例２：９．２８μｍとほぼ同一となるように、プロキシミティ露光した場合の、被露光体上に形成される光強度分布を、シミュレーションにより得た。結果を図８（Ｃ）に示す。なお、転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光波長：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光とした。
図８（Ｃ）から、比較例２で得られる最大光強度は、０．３９であり、実施例２で得られる最大光強度は１．２６であった。また、スロープ値は比較例２が０．０５であり、実施例２が０．１６５であり、テーパ角も向上することが確認された（図１０（Ｂ））。
（実施例３）
図９（Ｂ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、透過率５．２％であり、１８０度位相シフト膜からなる、直径１７μｍの開口部が形成された遮光主部３１と、開口部の内側に配置された幅１μｍ、内径１３μｍのリング状の遮光補助パターン３２とが配置されたフォトマスクを実施例３のフォトマスクとした。露光ギャップＧを２００μｍ、転写パターン寸法が１３．２μｍとなるようにプロキシミティ露光した場合の光強度分布を、シミュレーションにより得た。実施例３における最大光強度は２．０１１であった。転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光波長：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光とした。また、露光ギャップを１８０μｍと変更し、上記転写条件でプロキシミティ露光した場合の転写パターン寸法をシミュレーションにより求めた。露光ギャップを２００μｍから１８０μｍに変更したことによる、転写パターン寸法ＣＤの変化率（ΔＣＤ／ΔＧａｐ）を以下の式により算出したところ、０．００３であった。
ΔＣＤ／ΔＧａｐ＝（ＣＤ２００－ＣＤ１８０）／（２００μｍ－１８０μｍ）
式中、ＣＤ２００は露光ギャップ２００μｍ時の転写パターン寸法であり、ＣＤ１８０は露光ギャップ１８０μｍ時の転写パターン寸法である。
図９（Ｂ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、透過率５．２％であり、１８０度位相シフト膜からなる、直径１７μｍの開口部が形成された遮光主部３１と、開口部の内側に配置された幅１μｍ、内径１３μｍのリング状の遮光補助パターン３２とが配置されたフォトマスクを実施例３のフォトマスクとした。露光ギャップＧを２００μｍ、転写パターン寸法が１３．２μｍとなるようにプロキシミティ露光した場合の光強度分布を、シミュレーションにより得た。実施例３における最大光強度は２．０１１であった。転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光波長：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光とした。また、露光ギャップを１８０μｍと変更し、上記転写条件でプロキシミティ露光した場合の転写パターン寸法をシミュレーションにより求めた。露光ギャップを２００μｍから１８０μｍに変更したことによる、転写パターン寸法ＣＤの変化率（ΔＣＤ／ΔＧａｐ）を以下の式により算出したところ、０．００３であった。
ΔＣＤ／ΔＧａｐ＝（ＣＤ２００－ＣＤ１８０）／（２００μｍ－１８０μｍ）
式中、ＣＤ２００は露光ギャップ２００μｍ時の転写パターン寸法であり、ＣＤ１８０は露光ギャップ１８０μｍ時の転写パターン寸法である。
（比較例３）
図９（Ａ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、直径１４μｍの開口部を有する、ＯＤ値が３より大きい遮光膜が形成されたバイナリマスクを比較例３のフォトマスクとした。比較例３のフォトマスクに対し、露光ギャップＧを２００μｍ、転写パターンの下底サイズが実施例３とほぼ同じ１３．３μｍとなるように、実施例３と同様の転写条件でプロキシミティ露光した場合の光強度分布をシミュレーションにより求めた。結果を図９（Ｃ）に示す。比較例３における露光ギャップ２００μｍ時の最大光強度は２．１２８であった。また、露光ギャップのみを１８０μｍに変更した場合におけるシミュレーションにより得られた光強度分布を図９（Ｃ）に示す。また、露光ギャップを２００μｍから１８０μｍに変更したことによる、転写パターン寸法ＣＤの変化率（ΔＣＤ／ΔＧａｐ）を上記式により算出した。ΔＣＤ／ΔＧａｐは０．０２７であった。
実施例３は比較例３に対して、露光ギャップの変動による転写パターン寸法の変動が小さいことが確認された（図１０（Ｃ））。
図９（Ａ）に示す、石英ガラスからなる透明基板上に、直径１４μｍの開口部を有する、ＯＤ値が３より大きい遮光膜が形成されたバイナリマスクを比較例３のフォトマスクとした。比較例３のフォトマスクに対し、露光ギャップＧを２００μｍ、転写パターンの下底サイズが実施例３とほぼ同じ１３．３μｍとなるように、実施例３と同様の転写条件でプロキシミティ露光した場合の光強度分布をシミュレーションにより求めた。結果を図９（Ｃ）に示す。比較例３における露光ギャップ２００μｍ時の最大光強度は２．１２８であった。また、露光ギャップのみを１８０μｍに変更した場合におけるシミュレーションにより得られた光強度分布を図９（Ｃ）に示す。また、露光ギャップを２００μｍから１８０μｍに変更したことによる、転写パターン寸法ＣＤの変化率（ΔＣＤ／ΔＧａｐ）を上記式により算出した。ΔＣＤ／ΔＧａｐは０．０２７であった。
実施例３は比較例３に対して、露光ギャップの変動による転写パターン寸法の変動が小さいことが確認された（図１０（Ｃ））。
（実施例４）
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す、第１のフォトスペーサー用および第２のフォトスペーサー用の２種類の開口パターンを有するプロキシミティ露光用フォトマスクに対し、被露光体上に形成される光強度分布を、シミュレーションにより得た。結果を図１１（Ｃ）に示す。なお、遮光膜３は、透過率５．２％の１８０度位相シフト膜であり、転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光波長：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光、露光ギャップ：２００μｍとした。図１１（Ａ）の開口パターンと図１１（Ｂ）の開口パターンとは、下底寸法１１．８μｍで同じであり、最大光強度が異なるものが得られた（（Ａ）：２．６２、（Ｂ）：０．８８）。以上により、異なる開口パターンを組み合わせることで、１つのマスクで異なる高さおよびサイズの柱状フォトスペーサー（Ｐｈｏｔｏ Ｓｐａｃｅｒ）を形成することも出来ることが確認された。
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す、第１のフォトスペーサー用および第２のフォトスペーサー用の２種類の開口パターンを有するプロキシミティ露光用フォトマスクに対し、被露光体上に形成される光強度分布を、シミュレーションにより得た。結果を図１１（Ｃ）に示す。なお、遮光膜３は、透過率５．２％の１８０度位相シフト膜であり、転写条件は、Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ半角：０．７度、露光波長：ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光、露光ギャップ：２００μｍとした。図１１（Ａ）の開口パターンと図１１（Ｂ）の開口パターンとは、下底寸法１１．８μｍで同じであり、最大光強度が異なるものが得られた（（Ａ）：２．６２、（Ｂ）：０．８８）。以上により、異なる開口パターンを組み合わせることで、１つのマスクで異なる高さおよびサイズの柱状フォトスペーサー（Ｐｈｏｔｏ Ｓｐａｃｅｒ）を形成することも出来ることが確認された。
１ … プロキシミティ露光用フォトマスク
２ … 透明基板
３ … 遮光膜
３１… 遮光主部
３２… 遮光補助パターン
２ … 透明基板
３ … 遮光膜
３１… 遮光主部
３２… 遮光補助パターン
Claims (5)
- プロキシミティ露光用のフォトマスクであって、
透明基板と、前記透明基板上に配置された遮光膜とを有し、
前記遮光膜は、略多角形または略円形の開口部が形成された遮光主部と、前記遮光主部の前記開口部の内側に配置された、前記遮光主部と間隔をあけて形成された遮光補助パターンと、を有し、
前記遮光膜は、露光光に対し位相を１８０度±４５度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光の透過率が１％以上１０％以下となる位相シフト膜である、プロキシミティ露光用フォトマスク。 - 前記プロキシミティ露光用フォトマスクは、同じ下底サイズの転写パターンの形成を目的とする基準フォトマスクに対して、通過した光の光強度分布のピークの立ち上がり角度が大きくなるように前記遮光補助パターンが配置されている、請求項１に記載のプロキシミティ露光用フォトマスク。
- 前記開口部の直径が、１０μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載のプロキシミティ露光用フォトマスク。
- 前記露光光は、ｊ線（３１３ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）およびｇ線（４３６ｎｍ）の混合波長の光である、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のプロキシミティ露光用フォトマスク。
- カラーフィルタ用透明基板上に、ブラックマトリクスと、着色画素と、フォトスペーサーと、を備えるカラーフィルタの製造方法であって、
請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、前記遮光主部における前記開口部に対応する柱状パターンを含むフォトスペーサーを形成するフォトスペーサー形成工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021208201A JP2023092901A (ja) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 |
| KR1020247020251A KR20240116995A (ko) | 2021-12-22 | 2022-12-21 | 프록시미티 노광용 포토마스크 및 컬러 필터의 제조 방법 |
| CN202280083904.8A CN118414579A (zh) | 2021-12-22 | 2022-12-21 | 接近式曝光用光掩模及滤色器的制造方法 |
| TW111149229A TWI855466B (zh) | 2021-12-22 | 2022-12-21 | 接近式曝光用光罩及彩色濾光片之製造方法 |
| PCT/JP2022/047055 WO2023120566A1 (ja) | 2021-12-22 | 2022-12-21 | プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021208201A JP2023092901A (ja) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023092901A true JP2023092901A (ja) | 2023-07-04 |
Family
ID=86902618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021208201A Pending JP2023092901A (ja) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023092901A (ja) |
| KR (1) | KR20240116995A (ja) |
| CN (1) | CN118414579A (ja) |
| WO (1) | WO2023120566A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118996U (ja) | 1984-07-10 | 1986-02-03 | 三菱重工業株式会社 | 二重反転プロペラの潤滑装置 |
| JP4697960B2 (ja) * | 2004-12-21 | 2011-06-08 | 大日本印刷株式会社 | パターンニング方法とこれに用いられる近接露光用の原版マスク |
| JP4868125B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2012-02-01 | 凸版印刷株式会社 | フォトマスク補正方法、フォトマスク、露光方法、及び露光装置 |
| JP2008026668A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 階調マスク |
| JP5382194B2 (ja) * | 2006-07-21 | 2014-01-08 | 大日本印刷株式会社 | カラーフィルタの製造方法 |
| JP6118996B2 (ja) * | 2013-02-22 | 2017-04-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | フォトマスク、並びにフォトマスクを用いたパターン形成方法及び加工方法 |
-
2021
- 2021-12-22 JP JP2021208201A patent/JP2023092901A/ja active Pending
-
2022
- 2022-12-21 KR KR1020247020251A patent/KR20240116995A/ko unknown
- 2022-12-21 WO PCT/JP2022/047055 patent/WO2023120566A1/ja unknown
- 2022-12-21 CN CN202280083904.8A patent/CN118414579A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202340761A (zh) | 2023-10-16 |
| CN118414579A (zh) | 2024-07-30 |
| WO2023120566A1 (ja) | 2023-06-29 |
| KR20240116995A (ko) | 2024-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI584058B (zh) | 大型相位移遮罩及大型相位移遮罩之製造方法 | |
| TWI541588B (zh) | 顯示裝置製造用光罩、及圖案轉印方法 | |
| TWI475316B (zh) | A method of manufacturing a mask and a mask, and a method of transferring the pattern | |
| KR101624436B1 (ko) | 대형 위상 시프트 마스크 및 대형 위상 시프트 마스크의 제조 방법 | |
| TWI658320B (zh) | 圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法 | |
| JPH10232482A (ja) | 露光用フォトマスク | |
| TW201604643A (zh) | 光罩、光罩之製造方法、光罩基底及顯示裝置之製造方法 | |
| KR20210011481A (ko) | 표시 장치 제조용 포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법 | |
| WO2023120566A1 (ja) | プロキシミティ露光用フォトマスクおよびカラーフィルタの製造方法 | |
| JPH06301192A (ja) | ホトマスク | |
| TW201346430A (zh) | 相位移遮罩及使用該相位移遮罩之抗蝕劑圖案形成方法 | |
| JP7231667B2 (ja) | 表示装置製造用フォトマスクブランク、表示装置製造用フォトマスク及び表示装置の製造方法 | |
| KR100659782B1 (ko) | 노광방법 및 하프톤형 위상 시프트 마스크 | |
| TWI855466B (zh) | 接近式曝光用光罩及彩色濾光片之製造方法 | |
| JP2015200719A (ja) | 位相シフトマスクおよびその製造方法 | |
| JP2010175697A (ja) | 濃度分布マスク | |
| CN113406857A (zh) | 光掩模以及显示装置的制造方法 | |
| JP2012083400A (ja) | 濃度分布マスク | |
| CN117234028A (zh) | 转印用掩模以及显示装置的制造方法 | |
| JP2018116314A (ja) | フォトマスク及び表示装置の製造方法 | |
| JPH0844036A (ja) | ホトマスク及びパタン形成方法 |