JP3454743B2 - フォトマスク、ｔｆｔ基板の製造方法および表示装置の製造方法。 - Google Patents

フォトマスク、ｔｆｔ基板の製造方法および表示装置の製造方法。

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JP3454743B2 JP05480599A JP5480599A JP3454743B2 JP 3454743 B2 JP3454743 B2 JP 3454743B2 JP 05480599 A JP05480599 A JP 05480599A JP 5480599 A JP5480599 A JP 5480599A JP 3454743 B2 JP3454743 B2 JP 3454743B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトマスクに関
し、より具体的にはノート型パソコン、デスクトップ型
パソコンおよびカーナビゲーションシステム用のモニタ
ーならびに壁掛けＴＶなどに利用されている液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）の製造のために用いられるフォトマス
クに関する。また、本発明はフォトマスクを用いたＴＦ
Ｔ基板の製造方法および表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が、パーソナル
コンピュータや薄型テレビ等の表示装置として広く利用
されている。これらの表示装置の大面積化を実現するた
めに、ＦＰＤ基板の大面積化が進められている。これに
伴い、ＦＰＤ基板を作製するために用いられるフォトマ
スクも大面積化の傾向をたどっている。
【０００３】このような大面積を有するフォトマスクを
製造するために、大面積描画対応の高速処理可能なマス
ク描画機の開発が進められている。このようなマスク描
画機としてラスタスキャン型パターン描画装置が、例え
ば、特許第２６９６３６４号または特開平５−３２６３
５６号公報に開示されている。以下、従来の大面積描画
対応のマスク描画機を説明する。
【０００４】図１は、従来のマスク描画機１００を示
す。図１に示されるマスク描画機１００は、パターン描
画用のレーザ光源１０１、入力電圧によって光源からの
ビームの回折角を変化させスキャンさせる音響光学変調
器（ＡＯ変調器）１０２、ズームレンズ１０３、ビーム
の繰り返しスキャンにより広範囲の露光を可能にするポ
リゴンミラーおよび被描画物にビームＬ１を入射させる
対物レンズ等が格納される光学ヘッドｌ０４、光学ヘッ
ド１０４を図上Ｘ軸方向で可動とするための光学ヘッド
支持ガイド１０５、被描画物１０６を設置するための光
学ステージ１０７、および光学ステージ１０７を設置す
るための設置台１０８を備えている。光学ステージ１０
７は、図上Ｙ軸方向で可動となるように設置台１０８に
取り付けられている。なお、図１に示される描画機の光
学ヘッド１０４および光学ステージ１０７は、Ｘ軸方向
可動光学ヘッドおよびＹ軸方向可動光学ステージで構成
されているが、光学ヘッドおよび光学ステージの構成は
これに限られず、例えば、固定式光学ヘッドおよびＸ−
Ｙ軸方向可動光学ステージで構成されていてもよい。い
ずれの場合にも、被描画物１０６上の所望の位置に光学
ヘッド１０４を位置させることが可能である。
【０００５】一般に光学ヘッド１０４および光学ステー
ジ１０７には、レーザ光源１０９からの光線Ｌ２を利用
するレーザ測長器１１０および１ｌ１が設置されてい
る。これにより、光学ヘッド１０４の高精度の位置決め
が可能な構成とされている。
【０００６】次に、上記のように構成されたマスク描画
機１００を用いたマスク描画方法の概要を説明する。
【０００７】まず、光学ヘッド１０４が被描画物１０６
上の所望の位置（例えば、被描画物１０６の左下の角）
に位置決めされる。
【０００８】光学ヘッド１０４は次にＡＯ変調器１０２
により偏向されたビームＬ１を被描画物１０６上でＹ軸
方向に一定区間走査するように動作される。さらに、光
学ヘッド内に設けられたポリゴンミラーの回転と同期し
て光学ヘッド１０４（場合によっては光学ステージ）が
Ｘ軸方向に走査される。これにより、Ｙ軸方向に一定の
幅Ｄ1を有する帯状部分１１２が描画される。幅Ｄ1は光
学ヘッド１０４のＹ軸方向一定走査区間に相当する。
【０００９】次に、描画機の描画ピッチを適切に選択す
ることにより、光学ステージ１０７は、描画された帯状
部分の幅Ｄ1分だけＹ軸方向にステッピングされる。こ
れにより、光学ヘッド１０４が、直前に描画された帯状
部分に隣接する被描画物１０６上の位置に配置される。
その後、上述の工程と同様の工程によって、既に描画さ
れた帯状部分に隣接する一定の幅を持った別の帯状部分
が描画される。これを繰り返すことにより被描画物１０
６全面のパターン描画がラスタスキャン式で行われ得
る。
【００１０】ここで、帯状部分１１２の幅Ｄ1は、一般
に数十〜数千μｍであり得る。例えば液晶ディスプレイ
の分野において、実際に実用領域にある幅は数百μｍで
ある。このような隣り合うレーザ描画領域（帯状部分）
の位置精度差および寸法精度差を極小にすることは、被
描画物全面に対して所望のパターンを描画するために重
要である。このため、これらレーザ描画領域間の位置精
度差および寸法精度差を極小にするためのさまざまな工
夫がなされてきた。以下、そのうちの２つ手法について
説明する。
【００１１】第１の手法は、隣り合う露光領域（レーザ
描画領域）を十分に重ね合わせ、多重露光を行う手法で
ある。この手法では、ある露光領域をレジストの露光感
度の例えば１／４の露光量で露光し、その露光領域の面
積の１／４分の変位をかけて次の露光領域をまた露光感
度の１／４の露光量で露光するという手順を繰り返す。
この手法では、１つの露光領域に対するオーバーラップ
量が多い（合計４回露光される）。このようにすること
で、露光感度の１／４の露光量での１回の露光によって
生じ得るパターンの位置ずれおよび寸法ずれは全体とし
て補償され、結果的にずれを低減することができる。従
って、極めて高い位置精度および寸法精度での描画が可
能である。
【００１２】しかしながら、この手法では露光領域間の
オーバーラップ量が多いことから、マスク製造のスルー
プットは極めて低くなる。このため、大面積のマスク描
画に適用するにはコスト的にほぼ実現不可能な手法であ
った。実際、この手法は、ステッパーのマスク（レチク
ル）などの比較的小面積のパターンの描画に限定的に用
いられている。
【００１３】第２の手法として、描画継ぎ部でのオーバ
ーラップ量を最小限にとどめ、これによりスループット
を改善した大面積マスク用の描画方法が知られている。
【００１４】なお、本明細書中において「描画継ぎ部」
とは、被描画物上の隣り合う２つの描画領域（露光領
域）間の部分を意味する。「描画継ぎ部」は、隣り合う
２つの描画領域がオーバーラップする領域であってもよ
い。また、隣り合う２つの描画領域間に間隙が形成され
ている場合、この間隙であってもよい。さらに、隣り合
う２つの描画領域が丁度隣接している場合、これらの境
界線であってもよい。
【００１５】以下、第２の手法を説明する。
【００１６】図２は、第２の手法により製造されるフォ
トマスクの描画継ぎ部における露光状態を示す。図２に
おいて、互いに隣り合う第１描画領域（第１露光領域）
２０１および第２描画領域（第２露光領域）２０２は、
描画継ぎ部２１０においてオーバーラップしている。
【００１７】第２の手法によれば、各描画領域における
露光量は三角鋸波状に４段階（２５、５０、７５、１０
０％）の階段状に制御される。描画継ぎ部では、隣り合
う描画領域のそれぞれに対する描画パターンの合成パタ
ーンが描画される。このため、描画継ぎ部２１０におい
ては、第１描画領域露光量プロファイル２０３と第２描
画領域露光量プロファイル２０４とを合成した合成露光
量プロファイル２０５または２０６に応じた露光量で露
光される。合成露光量プロファイル２０５または２０６
は、理想的には直線となるが、実際の継ぎ位置２０８お
よび２０９が適正継ぎ位置２０７に対して微少位置変化
量（±△ｄ）だけずれている場合に微少位置変化量（±
△ｄ）に対応した矩形状を呈する。
【００１８】図２に示される座標系において、第２露光
領域２０２の微少位置変化量が正（△ｄ）の変位の場合
（例えば、実際の継ぎ位置が破線２０８で示される位置
にある場合）、合成露光量プロファイル２０５で示され
るように局部的に最適露光量の１２５％のオーバー露光
が発生する。反対に、第２露光エリアの微少位置変化量
が負（−△ｄ）の変位の場合（例えば、実際の継ぎ位置
が破線２０９で示される位置にある場合）、合成露光量
プロファイル２０６で示されるように局部的に最適露光
量の７５％のアンダー露光が発生する。
【００１９】このように第２の手法によれば、マスク描
画継ぎ部でのオーバーラップ量を最小限にとどめなが
ら、隣り合う描画領域間の位置精度差および寸法精度差
を小さくすることができる。隣り合う各描画領域は、継
ぎ部において、それぞれに対する露光量が平均化された
形（合成露光量プロファイル）に基づいて露光されるか
らである。また、第２の手法によれば、露光量が１段階
（１００％のみ）で制御される場合に比較して、微少位
置変化量±Δｄに対応する合成露光量プロファイル中の
矩形形成部の高さまたは深さ（振幅）が緩和される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、描画継ぎ部での微少位置変化、または照射さ
れるビームのパワーの誤差（例えば、１００％の露光量
で露光されるべき領域が９８％の露光量で露光され得
る）等による変化に対応した露光量の変位が発生する。
このことにより、第１の手法と比較して描画パターンの
精度を１桁程度低下せざるを得ないのが現状である。ま
た、図２には、露光量プロファイルを示す三角鋸波が理
想的な形状の場合が示されているが、実際には、ＡＯ変
調器の入力電圧により制御される偏向ビーム強度にばら
つきが発生することがある。これによっても描画パター
ンの乱れが生じ得る。また、隣り合う露光領域間での極
端な位置精度および寸法精度の変化を回避するために、
継ぎ部は数十μｍの幅を持った帯状の領域として形成さ
れる。
【００２１】さらに、上述の第２の手法を用いてＦＰＤ
基板用マスクの描画を行う場合、以下に示す問題が生じ
ることを本願発明者は見出した。
【００２２】マスク描画時に形成される帯状継ぎ部（描
画継ぎ部）のピッチとマスクのパターンのピッチとが特
定の周期で調和するようにＦＰＤ基板が形成されている
場合、マスク上の帯状継ぎ部とＦＰＤ基板上に形成され
るパターンとが重なる。このとき、ＦＰＤ基板上のパタ
ーンに、あるピッチを持った線状のパターンムラが発現
する。このパターンムラは、ＦＰＤをモジュールの状態
にして中間調表示を行わせた場合に、ディスプレイパネ
ル上の輝度ムラとなって観察され得る。
【００２３】この輝度ムラは、２つの要因が複合するこ
とにより現れる現象である。１つ目の要因は、マスク描
画継ぎ部での寸法精度及び位置精度がそれほど高くなく
（±０．１μｍ程度）、この継ぎ部において基板に対す
る残しパターン（例えば、ポジレジストについてはマス
クのクロム膜付き部に対応し、ネガレジストについては
マスクの開口部に対応する）が形成される場合、±０．
１μｍ程度の形成パターンの変位による光の回折現象が
生じることである。このような光の回折現象はディスプ
レイパネル上で濃淡ムラして視認され、この結果、表示
ムラが発生する。
【００２４】２つ目の要因は、輝度ムラのピッチであ
る。例えば、上記濃淡ムラ（輝度ムラ）は、そのピッチ
により視認性が大きく異なる。約２ｍｍ以上のピッチの
場合、ディスプレイパネル上で縦横に縞状の濃淡ムラが
視認される。しかし、約１ｍｍ以下のピッチであれば、
濃淡ムラは概ね視認されない。濃淡ムラのピッチが大き
くなる原因としては、マスク描画継ぎ部のピッチと表示
装置のドットピッチとの最小公倍数によって決まるパタ
ーンムラのピッチが比較的長くなることが挙げられる。
描画継ぎ部のピッチとドットピッチとの比が、例えば５
６対４１の場合、表示装置の画素の５６ドット毎に描画
継ぎ部とマスクパターンとが重なることになる。この場
合において、例えばドットピッチが３０７．５μｍであ
るとすると１７．２２ｍｍ周期の濃淡ムラが発生する。
この濃淡ムラは長周期であるので、非常に視認性が高
く、ディスプレイパネル上の表示ムラとなって視認され
る。
【００２５】ただし、上述のようなマスクパターンの位
置精度および寸法精度に起因した表示ムラに関する問題
は、マスクのパターン精度を向上させることができれば
解決し得る。しかし、音響光学変調素子は温度により偏
向角にゆらぎを生じることが確認されており、ポリゴン
ミラーの回転軸の微少な傾きや回転のムラなどがパター
ン精度に影響を与えることも周知の事実であることか
ら、よりパターン精度を向上させることは現実的には容
易ではない。パターン精度を落とす要因としては他に
も、光学ステージおよび光学ヘッドのスキャン及びステ
ッピングの位置精度はレーザー測長器を用いているもの
の測長機自体の位置精度が描画ビームの光学系と常に同
期しているとは限らず、何らかのゆらぎがそこに介在し
ていると考えられることが挙げられる。さらに、パター
ン精度を向上させるためには、ステージのステッピング
間隔を常に一定にする必要があり、このためにはステー
ジ駆動系のボールネジやリニアモーターに非常に高い精
度が要求される。
【００２６】このように、マスクのパターン精度自体を
向上させることは、高品位の表示装置を得るために極め
て重要かつ効果的である反面、非常に煩雑かつ困難なこ
とである。このためには、描画装置に例えば非常に高価
な補正機構を設置する必要が生じる。その結果、高精度
なマスクを得るために莫大な時間とコストがかかり、こ
れらがマスクのコストに跳ね返ってくるという新たな問
題が生じてしまう。
【００２７】本発明は上述したような問題を鑑みてなさ
れたものであり、パターンの位置精度および寸法精度を
向上させることなくディスプレイの表示ムラの発生を抑
制することが可能な大画面表示装置を製造するためのフ
ォトマスクを提供することを目的とする。また、本発明
は、このようなフォトマスクを用いた、ＴＦＴ基板およ
び表示装置の製造方法を提供することを他の目的とす
る。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明の表示装置を製造
するために使用されるフォトマスクは、その表面に複数
の描画領域と前記複数の描画領域のうち隣接する描画領
域の間に形成される描画継ぎ部とが定義されており、前
記描画領域の少なくとも一つの上にはパターンが形成さ
れており、前記パターンが形成されるピッチと前記描画
継ぎ部のピッチとの比が３：４または２：３であり、そ
のことにより、上記目的を達成する。前記パターンと前
記描画継ぎ部とは実質的にオーバーラップしないように
形成されてもよい。 前記パターンのピッチは前記表示装
置のドットピッチに対応してもよい。 前記継ぎ部のピッ
チは、前記フォトマスクを描画するためのマスク描画機
のヘッドのスキャン幅、およびステージの送りピッチを
制御することにより決定されてもよい。 本発明のＴＦＴ
基板の製造方法は、基板上にゲートバスラインを形成す
る工程と、前記基板上に半導体層を形成する工程と、前
記ゲートバスラインと交差し、前記半導体層と電気的に
接続するようにソースバスラインを形成する工程と、前
記半導体層と電気的に接続するように画素電極を形成す
る工程とを包含し、前記ゲートバスライン、前記ソース
バスライン、前記半導体層および前記画素電極のうちの
少なくとも１つは、フォトマスクを用いて形成され、前
記フォトマスクの表面には複数の描画領域と、前記複数
の描画領域のうち隣接する描画領域の間に形成される描
画継ぎ部とが定義されており、前記描画領域の少なくと
も一つの上にはパターンが形成されており、前記パター
ンが形成されるピッチと前記描画継ぎ部のピッチとの比
が３：４または２：３であり、そのことにより、上記目
的を達成する。 本発明の表示装置の製造方法は、基板上
にゲートバスライン、ソースバスライン、半導体層およ
び画素電極を含むＴＦＴを形成する工程と、前記基板に
対向する表面を有する対向基板の前記対向する表面上に
対向電極を形成する工程と、前記基板と前記対向基板と
の間に表示媒体層を設ける工程と、を包含し、前記ＴＦ
Ｔを形成する工程は、フォトマスクを用いて前記ゲート
バスライン、前記ソース バスライン、前記半導体層およ
び前記画素電極のうちの少なくとも１つを形成する工程
を包含し、前記フォトマスクの表面には複数の描画領域
と、前記複数の描画領域のうち隣接する描画領域の間に
形成される描画継ぎ部とが定義されており、前記描画領
域の少なくとも一つの上にはパターンが形成されてお
り、前記パターンが形成されるピッチと前記描画継ぎ部
のピッチとの比が３：４または２：３であり、そのこと
により、上記目的を達成する。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】以下に本発明の作用を説明する。
【００３７】本発明のフォトマスクは、パターンが形成
されるピッチと描画継ぎ部のピッチとの比が、描画継ぎ
部のピッチとパターンのピッチとの最小公倍数が１ｍｍ
以下となるような整数比であるので、マスクの描画継ぎ
部において生じ得るマスクのパターンムラは、必ず１ｍ
ｍ以下の周期で発生する。このように比較的ピッチの短
いパターンムラを有し得るフォトマスクを用いて形成さ
れた基板上のゲート配線パターン、ソース配線パター
ン、または絶縁体パターンなどのパターンは、マスクと
同様に比較的ピッチの短いパターンムラを有し得る。Ｔ
ＦＴ基板上のパターンをこのようなフォトマスクを用い
て形成し、このＴＦＴ基板を表示装置に用いれば、例え
パターンムラが回折格子として機能した場合にも、その
ピッチが短いのでディスプレイパネル上で観察者に視認
されるような輝度ムラは発生しない。
【００３８】また、パターンが形成されるピッチと描画
継ぎ部のピッチとの比を１：１にすることにより、描画
継ぎ部においてパターンの位置ずれが生じた場合にも、
周期的なパターンムラが発生することを抑制できる。こ
のフォトマスクを用いて形成された基板上のパターン
は、周期的なパターンムラを有していないので、表示装
置に適応した場合、より輝度ムラ等の発生を抑止するこ
とができる。
【００３９】また、パターンが形成されるピッチと描画
継ぎ部のピッチとの比を３：４、２：３、１：２、１：
３または１：４にすることにより、描画継ぎ部のピッチ
が大きくなるので、一つの描画領域を大きくすることが
できる。従って、描画機がマスクを描画する描画ピッチ
を大きくすることができるので、マスク製造時間を短縮
することができる。
【００４０】パターンと描画継ぎ部とを実質的にオーバ
ーラップしないようにすることにより、描画継ぎ部にお
いてパターンの位置ずれおよび寸法ずれが生じることを
抑制することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、本発明のフォトマスクを説
明する。以下に示す実施形態では、例として、ＦＰＤ基
板上にゲートバスラインを形成するためのフォトマスク
を説明する。
【００４２】図３は、本実施形態のフォトマスク１０を
示す。フォトマスク１０は、大画面ＦＰＤ基板に対応す
るように、例えば、縦横６２０ｍｍ×７２０ｍｍ、３９
０ｍｍ×６１０ｍｍまたは５００ｍｍ×７５０ｍｍ等の
大きさを有していてよい。
【００４３】フォトマスク１０は、フォトマスク基板２
上にゲートバスライン形成用の連続パターン４を有して
いる。連続パターン４の形状は、形成しようとしている
ゲートバスラインの形状と同じである。連続パターン４
のピッチＰ1は、ＦＰＤの画素サイズに対応している。
【００４４】また、フォトマスク１０表面上には、描画
継ぎ部１４が定義される。描画継ぎ部１４は、マスク描
画機によって描画された所定の領域（露光領域）である
第１描画領域１４ａと、これに隣接して第１描画領域１
４ａとその一部が重なるように描画された第２描画領域
１４ｂとのオーバーラップ領域である。上述したよう
に、描画継ぎ部１４においては、第１描画領域１４ａお
よび第２描画領域１４ｂのそれぞれに対する位置精度お
よび寸法精度の違いにより、パターン精度が低下し得
る。
【００４５】図３からわかるように、第２描画領域１４
ｂと第３描画領域１４ｃとの間にも同様にマスク描画継
ぎ部１４が形成されている。
【００４６】本実施形態において、描画継ぎ部１４のピ
ッチＰ2は、パターンピッチＰ1と描画継ぎ部１４のピッ
チＰ2との比が簡単な整数の比になるように選択されて
いる。図３に示されるように、１つの好適な実施形態に
おいてピッチＰ1とピッチＰ2との比は１対１である。
【００４７】以下、ピッチＰ1とピッチＰ2との比をどの
ように選択するかについて説明する。
【００４８】本実施形態において、パターンピッチＰ1
は、ＦＰＤのドットピッチと同じであり、描画継ぎ部１
４のピッチＰ2は、描画機が所定領域を描画した後にス
テッピングする幅（描画ピッチ）と同じである。従っ
て、ピッチＰ1とピッチＰ2との比を選択することは、Ｆ
ＰＤのドットピッチと描画機の描画ピッチとの比を選択
するのと同じことである。本実施形態では、ＦＰＤ基板
上でのパターンムラの発生を防止するため、もしくはパ
ターンムラが発生した場合にもパターンムラのピッチを
比較的短くすることでディスプレイパネル上での輝度ム
ラ（濃淡ムラ）が観察者によって視認されないようにす
るために、ＦＰＤのドットピッチと描画機の描画ピッチ
との比が簡単な整数比で表されるように選択されてい
る。
【００４９】ＦＰＤ基板上でのパターンムラは、ＦＰＤ
のドットピッチと描画機の描画ピッチとの最小公倍数と
なるピッチで発生し得る。これは、マスクのパターンの
ピッチＰ1と描画継ぎ部ピッチＰ2とが同じ位置に存在す
る（即ちオーバーラップする）場合にのみ、約±０．１
μｍの位置誤差に従うパターンムラが出現するからであ
る。このパターンムラのピッチが約１ｍｍ以下のピッチ
であれば、濃淡ムラは人間の視覚で認識されないことは
既に説明したとおりである。これらを考慮して、ドット
ピッチと描画ピッチとの比は下記に示すようにして決定
される。
【００５０】ドットピッチ：描画ピッチ＝ｘ：ｙとする
と、２つのピッチの最小公倍数が１ｍｍ以下となる条件
は以下の式（１）で表わされる。
【００５１】
【数１】Ｄｐ・ｙ≦１……（１） 式（１）で、Ｄｐは実際のドットピッチ（ｍｍ）であ
る。通常、スループットの観点から、ｘ≦ｙに設定され
ることが多い。この条件下で式（１）を満たす（ｘ，
ｙ）はＤｐ≦２５０μｍの場合、（１，１）、（３，
４）、（２，３）、（１，２）、（１，３）、および
（１，４）であり、Ｄｐ＞２５０μｍの場合、（１，
１）、（２，３）、（１，２）、および（１，３）であ
る。代表的な液晶表示装置のドットピッチを表１に示
す。
【００５２】
【表１】
【００５３】このように、例えば、ＦＰＤのドットピッ
チ（すなわちパターンピッチ）と描画ピッチ（すなわち
描画継ぎ部ピッチ）とを同一（１：１）にすれば、全て
のゲートバスラインが±０．１μｍ程度の位置および寸
法誤差を有するように形成される。このため、周期的な
パターンムラの発生は抑制され、原理的に輝度ムラは解
消される。また、ＦＰＤのドットピッチと描画ピッチと
の比を、２：３、１：２などの簡単な整数比に設定した
場合にも、パターンムラは非常に細かい（１ｍｍ以下程
度の）ピッチとなり、このようなパターンムラにより発
生するディスプレイパネル上の輝度ムラは人間の視覚で
は認知できないレベルとなる。
【００５４】なお、上記にはマスク上でゲートバスライ
ン用パターンの位置と描画継ぎ部の位置とが周期的に重
なるように描画機の描画原点を調節して描画した場合を
示したが、残しパターンであるゲートバスライン用パタ
ーンの位置と描画継ぎ部の位置とが重ならないように描
画原点をずらしてもよい。この場合には、描画継ぎ部に
おけるゲートバスライン用パターンの乱れをなくすこと
ができるので、ムラ抑制の効果はさらに向上する。
【００５５】本実施形態のフォトマスクは、例えば図１
に示される従来のマスク描画機１００を用いて作製する
ことができる。以下、本実施形態のフォトマスクの製造
方法を説明する。
【００５６】マスク基板２が図１に示されるマスク描画
機１００の光学ステージ１０７上に被描画物１０６とし
て設置される。マスク基板２は、例えば厚さ５〜１０ｍ
ｍの合成石英からなる基板であり得る。
【００５７】マスク基板２は、光学ヘッドからの偏向ビ
ーム（例えば、ビーム径が０．１μｍ〜１０μｍのオー
ダー、ビーム強度が数１０ｍＪ／ｃｍ2の条件下）によ
り一定区間Ｙ軸方向に走査されかつＸ軸方向に走査され
る。こうして、Ｙ軸方向に例えば幅４２０μｍを有する
第１描画領域１４ａにおいて、所望のパターンが描画さ
れる。
【００５８】次に、光学ヘッドをマスク基板２に対して
相対的に移動させ、位置決めした後、描画された第１描
画領域１４ａに隣接する第２描画領域１４ｂが描画され
る。このとき、第１描画領域１４ａと第２描画領域１４
ｂとの間に描画継ぎ部１４が形成される。本実施形態に
おいて、描画継ぎ部１４は第１描画領域１４ａと第２描
画領域１４ｂとがオーバーラップする領域である。
【００５９】なお、上記の描画ピッチの制御を実現する
手段としては、レーザのスキャン長を可変とすることが
考えられる。しかしこの場合、レーザの最大スキャン長
が大きくなると、パターン精度を下げる要因となる場合
がある。従って、精度を維持するためには最大スキャン
長を固定とし（ｍｍ以下程度）、この範囲内でスキャン
長可変とするのが望ましい場合がある。いずれにせよ、
描画ピッチ（継ぎ部ピッチ）の制御は、マスク描画機１
００のヘッドのスキャン幅、およびステージの送りピッ
チを制御することにより達成され得る。
【００６０】その後、上述の工程と同様の工程によっ
て、第３描画領域１４ｃがさらに描画される。これを繰
り返すことにより被描画物１０６全面のパターニングが
行われ得る。
【００６１】このように、本発明のフォトマスクは、パ
ターン精度を向上することが極めて困難であるという前
提に基づいて製造されているので、描画機のビーム位置
精度およびパワーの精度の向上を必要としない。
【００６２】上述の本発明のフォトマスクを用いて、Ｔ
ＦＴ基板が製造され得る。たとえば、ガラスなどからな
る基板上に、例えば従来のスパッタリング法でＴａ等の
金属膜を堆積し、これを本発明のフォトマスクを用いて
従来のフォトリソグラフィ法でパターニングすることに
よりゲートバスラインが形成される。この上に、例えば
ゲート絶縁膜を介して半導体層を部分的に形成し、その
後、例えばスパッタリング法でＴａ等の金属膜を形成
し、これをフォトリソグラフィ法によりパターニングす
ることによりソースバスラインおよび／または画素電極
が形成される。透過型表示装置の場合、画素電極は例え
ばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等からなる透明電極で
形成され得る。ソースバスラインおよび画素電極はそれ
ぞれ、半導体層に接続され、かつ、半導体層上で分断さ
れるようにパターニングされる。この工程においても、
本発明のフォトマスクが用いられ得る。このようにし
て、ＴＦＴ基板が製造される。
【００６３】さらに、本発明のフォトマスクを用いて形
成されたＴＦＴ基板（アクティブマトリクス基板）を用
いて、表示装置が製造され得る。例えば、上述のように
本発明のフォトマスクを用いて基板上にゲートバスライ
ン、ソースバスライン、半導体層、層間絶縁層および画
素電極を有するＴＦＴを形成することによりＴＦＴ基板
が形成される。さらに、ＴＦＴ基板に対向する対向基板
（例えば、ガラス基板）を設け、ＴＦＴ基板の対向する
面上に例えばＩＴＯからなる対向電極が形成される。こ
れら両基板がスペーサなどを用いて間隙を設けて張り合
わされ、この間隙に例えば液晶材料などからなる表示媒
体層が形成されることによって表示装置が製造される。
【００６４】このように製造された表示装置は、輝度ム
ラが視認されない高品位の表示装置であり得る。なお、
製造される表示装置は、透過型であっても反射型であっ
てもよい。いずれの場合にせよ、配線パターンによる回
折現象に起因する輝度ムラを抑制する効果が得られる。
また、表示媒体層として液晶材料以外の材料が用いられ
得る。
【００６５】以下、本発明のフォトマスクをより具体的
に示す。
【００６６】図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、バスライ
ンピッチ（ドットピッチ）：描画継ぎ部ピッチ（描画ピ
ッチ）をそれぞれ１：１、２：３、および１：２の整数
比としたフォトマスクを拡大して示す。下記に示す実施
例において、ゲートバスライン形成用のフォトマスクを
作成した。このフォトマスクを作成する際、描画ヘッド
（光学ヘッド）の１回のＹ軸方向スキャン長さを４５３
μｍで固定とした。
【００６７】図４Ａ〜図４Ｃに示されるフォトマスクに
おいて、ゲートバスラインピッチ３０３は、それぞれ４
２０μｍ、２８０μｍ、２１０μｍであり、バスライン
幅３０４は約２１．５μｍであり、描画継ぎ部ピッチ３
０５は４２０μｍ、描画継ぎ部帯状部分３０６の幅は３
３μｍである。
【００６８】また、図４Ｄに示すように、従来例とし
て、バスラインピッチ（ドットピッチ）：描画継ぎ部ピ
ッチ（描画ピッチ）を４１：５６としたマスク（ゲート
バスラインピッチ３０７．５μｍおよび描画継ぎ部ピッ
チ４２０μｍ）を作成し、図４Ａ〜図４Ｃに示されるマ
スクと比較した。
【００６９】これらのマスクを用いてＦＰＤを製造し観
察したところ、図４Ａ〜図４Ｃに示されるドットピッ
チ：描画ピッチ＝１：１、２：３、および１：２のマス
クを用いたＦＰＤでは濃淡ムラは確認されず、従来例で
ある４１：５６のマスクを用いたＦＰＤでは１７．２２
ｍｍ周期のピッチ状濃淡ムラが確認された。下記表２に
この結果をまとめた。
【００７０】
【表２】
【００７１】ここで、ドットピッチ：描画ピッチ＝４
１：５６のマスクを用いた場合に発生するパターンムラ
のメカニズムは、バスラインの最近傍の描画継ぎ部の位
置と、その距離とによって表される。図４Ａ〜図４Ｄに
は、ゲートバスラインの最近傍のマスク描画継ぎ部とゲ
ートバスラインとの距離３０７を示している。なお、ゲ
ートバスラインとその最近傍の描画継ぎ部との距離と
は、ゲートバスラインの長さ方向に延びる中心線と最近
傍の描画継ぎ部の長さ方向に延びる中心線との間の距離
を指す。
【００７２】以下、ゲートバスラインピッチを３０７．
５μｍとし、描画継ぎ部のピッチをそれぞれ３０７．５
μｍ（ドットピッチ：描画ピッチ＝１：１）、４６１．
２５μｍ（ドットピッチ：描画ピッチ＝２：３）、６１
５μｍ（ドットピッチ：描画ピッチ＝１：２）とした場
合について考察する。なお、この場合も、ドットピッチ
と描画ピッチとの比は図４Ａ〜図Ｃに示される場合と同
じである。
【００７３】これらのマスクを観察した結果、描画継ぎ
部と描画パターン（本実施例ではゲートバスラインパタ
ーン）とがオーバーラップする部分では描画パターンの
乱れが生じたものの、マスク描画継ぎ部と描画パターン
とがオーバーラップしない部分ではパターンの乱れはほ
とんど観察されないことがわかった。
【００７４】描画継ぎ部と描画パターンとのオーバーラ
ップの度合いの目安として、ゲートバスラインの最近傍
のマスク描画継ぎ部とゲートバスライン（ゲート配線）
との距離を図５Ａ〜図５Ｄに示した。図５Ａ〜図５Ｃは
それぞれ、ドットピッチ：描画ピッチ＝１：１、２：
３、１：２の場合を示し、図５Ｄは、ドットピッチ：描
画ピッチ＝４１：５６の場合を示している。
【００７５】図５Ａ〜図５Ｄにおいて、グラフの縦軸は
ゲート配線（ゲートバスライン）とその最近傍の描画継
ぎ部との距離（μｍ）を示し、横軸はゲート配線（ゲー
トバスライン）の一本目の座標を０μｍとしたときの各
ゲート配線の相対座標（μｍ）を示す。上述したよう
に、ゲートバスラインとその最近傍の描画継ぎ部との距
離とは、ゲートバスラインの長さ方向に延びる中心線と
最近傍の描画継ぎ部の長さ方向に延びる中心線との間の
距離を指す。
【００７６】図５Ａ〜図５Ｃからわかるように、ドット
ピッチ：描画ピッチ＝１：１、２：３、１：２の場合に
は、ゲートバスラインパターンとマスク描画継ぎ部とが
完全にオーバーラップする（すなわち、配線パターンと
その最近傍継ぎ部との間の距離が０となる）状況が、そ
れぞれゲートバスラインパターンの１ライン毎、３ライ
ン毎、および２ライン毎に生じる。このような状況にあ
るゲートバスラインパターンのピッチは、それぞれ３０
７．５μｍ（ピッチ４０１）、９２２．５μｍ（ピッチ
４０２）、および６１５μｍ（ピッチ４０３）である。
これらのピッチは１ｍｍ以下であるため、観察者には輝
度ムラとして視認されない。
【００７７】一方、図５Ｄからわかるように、ドットピ
ッチ：描画ピッチ＝４１：５６の場合は、ゲートバスラ
インパターンとマスク描画継ぎ部とが完全にオーバーラ
ップする状況がゲートバスラインパターンの５６ライン
毎に現れる。このような状況にあるゲートバスラインパ
ターンのピッチは１７．２２ｍｍ（ピッチ４０４）であ
る。
【００７８】さらに、ドットピッチ：描画ピッチ＝４
１：５６の場合、ゲートバスラインパターンおよびマス
ク描画継ぎ部は所定の幅を有しているので、ピッチ４０
４の間にゲートバスラインパターンとマスク描画継ぎ部
とが完全にではないが部分的にオーバーラップする箇所
が存在する。例えば、ゲートバスラインパターンとマス
ク描画継ぎ部とが部分的にオーバーラップする状況とし
て、配線パターンとその最近傍継ぎ部と間の距離が７．
５μｍの場合が６ｍｍ程度のピッチで現れる。この場
合、濃線が４．６ｍｍピッチ４０５で３本視認される。
また、ゲートバスラインパターンとその最近傍継ぎ部と
の距離が１５μｍの場合が１．６ｍｍ程度のピッチで現
れる。この場合、淡線が１．６ｍｍ程度のピッチ４０６
で２本視認される。これらの濃淡線は、トータル１７．
２２ｍｍピッチのムラとして視認できる。
【００７９】例えば、ゲートバスライン幅３０４が約２
１．５μｍ、描画継ぎ部幅３０６が３３μｍの場合、図
２に示される描画継ぎ部での露光強度プロファイルに示
した露光領域の微少な位置変位がパターン寸法や位置変
位をもたらす結果、ゲート配線とその最近傍継ぎ部との
距離がゲート配線幅の１／２と描画継ぎ部幅との和であ
る約４５μｍ程度以下の距離になるとゲート配線と描画
継ぎ部とが重なるためパターンの乱れが生じる。それが
ムラとなって視認される。
【００８０】また、ムラ発現位置およびムラの輝度と、
線幅寸法の変化との間に強い相関関係が確認された。
【００８１】濃いムラの見える位置で線幅（ゲートバス
ライン幅）寸法を測定すると、ムラ部分にのみ他の線幅
に比較して０．１μｍ程度大きく線幅寸法の変化が見ら
れた。また、薄いムラの部分でも、０．０３〜０．０７
μｍ程度寸法変化が大きくなっており、寸法変化が大き
いほどムラとしては濃く見える現象となった。これは、
周期配列パターンが回折格子として働いた場合、ドット
ピッチを格子定数ｄとし、パターン線幅を２ａ（すなわ
ちａはパターン線幅の１／２）として、回折光強度が以
下の式（２）で表わされることにより生じる現象である
と考えられる。
【００８２】
【数２】
【００８３】ここで、Ｉは回折光強度、Ｉ0は入射光強
度、２ａはパターン線幅、αは入射角、βは散乱角、ψ
はテーパー角、ｄはドットピッチ、Ｎは格子本数、ｋは
比例係数（整数）である。右辺第２項は散乱光の干渉の
寄与を表し、右辺第３項は格子全体にわたる回折の寄与
を表している。上記式（２）からわかるように、パター
ン線幅２ａが変化するとテーパー角も変化し、これらの
変化に伴い回折光強度も変化する。この結果、輝度ムラ
が生じるものと考えられる。
【００８４】一方、ドットピッチと描画ピッチとの比が
１：１の場合、上述したようなゲートバスラインパター
ンの線幅変化およびドットピッチ変化はほとんど観察さ
れなかった。また、２：３、１：２の場合、若干の変化
は見られたものの、ムラピッチとしては１ｍｍ以下とな
り、人間の目では確認できないものとなった。
【００８５】以上の実験および考察は、ドットピッチ：
描画ピッチを単純な整数比とし、ムラのピッチを数ドッ
トオーダー（トータル１ｍｍ以下程度）とすることによ
り、ディスプレイパネル上の表示ムラが抑制されること
を示している。このように、本発明によるフォトマスク
が濃淡ムラの解消に非常に有効となることが示された。
【００８６】以上、ＦＰＤ基板のゲートバスライン作成
用のマスクについて説明したが、本発明のマスクは、例
えばＴＦＴ基板のソース配線、半導体パターン、画素電
極パターン、および絶縁体パターン形成用マスク、なら
びに、カラーフィルターのブラックマトリクスパター
ン、ＲＧＢ画素パターン形成用マスクとして用いられて
もよい。この場合にも同様にムラが解消される。
【００８７】また、液晶表示装置の任意のドットピッチ
に対応する描画パターン（例えば表１に示されるドット
ピッチ）は以下のようにして形成される。例えばマスク
描画装置に十分な大きさを持つ対物レンズおよびポリゴ
ンミラーを設け、さらに、描画パターン命令部から適
切なビームスキャン幅をマスク描画装置の光学ヘッド１
０４内のＡＯ変調器制御機構に指示する機構、および
適切なステージ送りピッチを光学ステージ１０６の駆動
制御機構に指示する機構を設けることにより、最大ステ
ージ送りピッチの範囲内で任意のスキャン幅でパターン
描画をすることが出来る。
【００８８】上記手法によリ、描画ピッチとパターンの
ドットピッチをこれらの最小公倍数が１ｍｍ以下となる
ような簡単な整数比に設定することが可能となり、ディ
スプレイパネル上で視認される濃淡ムラの問題は解消さ
れる。
【００８９】以上、本発明によれば、フォトマスク上の
パターンとマスク描画継ぎ部とを強制的に短い周期で一
致させることにより、マスク上のムラを消滅あるいは低
減することが可能になる。実施例では、便宜的にスキャ
ン長固定でパターンの位置をずらしてパターン描画させ
る場合を説明したが、描画ヘッドのスキャン長を可変と
するか、または描画ステージの送りピッチを可変とする
ことで、描画ピッチを所定のパターンピッチと強制調和
させても同様の効果が得られる。このようなフォトマス
クは、高性能のマスク描画機を用いることなく、従来の
精度のマスク描画機を用いて製造することが可能であ
る。
【００９０】
【発明の効果】本発明によれば、ラスタスキャン型パタ
ーン描画装置などによってマスク描画時にマスク上に形
成される描画継ぎ部において、その他の描画領域とはパ
ターン精度が異なることによりパターンムラが発生した
場合にも、１ｍｍ以下の周期でパターンムラが発生する
ように製造されたフォトマスクが提供される。このフォ
トマスクは比較的精度の低い描画機を用いて比較的高速
に製造することができる。このようなフォトマスクを用
いて形成されたパターン基板を表示装置の例えばＴＦＴ
基板、あるいはカラーフィルタ基板として用いた場合、
表示パネル上で濃淡ムラなどの表示ムラは視認されな
い。従って、表示装置の表示品位を向上することが可能
である。このようにして、安価で高品位なフォトマスク
を用いて、輝度ムラが視認されない高品位の表示装置の
製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のマスク描画機を示す図である。
【図２】マスク描画継ぎ部を示す図であり、マスク描画
継ぎ部における露光強度プロファイル、および合成露光
強度プロファイルもまた示される。
【図３】本発明によるフォトマスクを示す図である。
【図４Ａ】ドットピッチ：描画ピッチ＝１：１の場合の
パターンピッチと描画継ぎ部ピッチとを示す図である。
【図４Ｂ】ドットピッチ：描画ピッチ＝２：３の場合の
パターンピッチと描画継ぎ部ピッチとを示す図である。
【図４Ｃ】ドットピッチ：描画ピッチ＝１：２の場合の
パターンピッチと描画継ぎ部ピッチとを示す図である。
【図４Ｄ】ドットピッチ：描画ピッチ＝４１：５６の場
合のパターンピッチと描画継ぎ部ピッチとを示す図であ
る。
【図５Ａ】ドットピッチ：描画ピッチ＝１：１の場合の
ゲートバスラインとその最近傍継ぎ部との距離を示す図
である。
【図５Ｂ】ドットピッチ：描画ピッチ＝２：３の場合の
ゲートバスラインとその最近傍継ぎ部との距離を示す図
である。
【図５Ｃ】ドットピッチ：描画ピッチ＝１：２の場合の
ゲートバスラインとその最近傍継ぎ部との距離を示す図
である。
【図５Ｄ】ドットピッチ：描画ピッチ＝４１：５６の場
合のゲートバスラインとその最近傍継ぎ部との距離を示
す図である。
【符号の説明】 ２ マスク基板 ４ パターン １０ フォトマスク １４ 継ぎ部 １４ａ 第１描画領域 １４ｂ 第２描画領域 １４ｃ 第３描画領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−223730（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241325（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−326008（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283398（ＪＰ，Ａ) 特開2000−47363（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表示装置を製造するために使用されるフ
    ォトマスクであって、 フォトマスクの表面には複数の描画領域と、前記複数の
    描画領域のうち隣接する描画領域の間に形成される描画
    継ぎ部とが定義されており、 前記描画領域の少なくとも一つの上にはパターンが形成
    されており、 前記パターンが形成されるピッチと前記描画継ぎ部のピ
    ッチとの比が３：４または２：３である、フォトマス
    ク。
  2. 【請求項２】 前記パターンと前記描画継ぎ部とは実質
    的にオーバーラップしないように形成されている、請求
    項１に記載のフォトマスク。
  3. 【請求項３】 前記パターンのピッチは前記表示装置の
    ドットピッチに対応する、請求項１に記載のフォトマス
    ク。
  4. 【請求項４】 前記継ぎ部のピッチは、前記フォトマス
    クを描画するためのマスク描画機のヘッドのスキャン
    幅、およびステージの送りピッチを制御することにより
    決定される、請求項１に記載のフォトマスク。
  5. 【請求項５】 基板上にゲートバスラインを形成する工
    程と、 前記基板上に半導体層を形成する工程と、 前記ゲートバスラインと交差し、前記半導体層と電気的
    に接続するようにソースバスラインを形成する工程と、 前記半導体層と電気的に接続するように画素電極を形成
    する工程とを包含し、 前記ゲートバスライン、前記ソースバスライン、前記半
    導体層および前記画素電極のうちの少なくとも１つは、
    フォトマスクを用いて形成され、 前記フォトマスクの表面には複数の描画領域と、前記複
    数の描画領域のうち隣接する描画領域の間に形成される
    描画継ぎ部とが定義されており、 前記描画領域の少なくとも一つの上にはパターンが形成
    されており、 前記パターンが形成されるピッチと前記描画継ぎ部のピ
    ッチとの比が３：４または２：３である、ＴＦＴ基板の
    製造方法。
  6. 【請求項６】 基板上にゲートバスライン、ソースバス
    ライン、半導体層および画素電極を含むＴＦＴを形成す
    る工程と、 前記基板に対向する表面を有する対向基板の前記対向す
    る表面上に対向電極を形成する工程と、 前記基板と前記対向基板との間に表示媒体層を設ける工
    程と、を包含し、 前記ＴＦＴを形成する工程は、フォトマスクを用いて前
    記ゲートバスライン、前記ソースバスライン、前記半導
    体層および前記画素電極のうちの少なくとも１つを形成
    する工程を包含し、 前記フォトマスクの表面には複数の描画領域と、前記複
    数の描画領域のうち隣接する描画領域の間に形成される
    描画継ぎ部とが定義されており、 前記描画領域の少なくとも一つの上にはパターンが形成
    されており、 前記パターンが形成されるピッチと前記描画継ぎ部のピ
    ッチとの比が３：４または２：３である、表示装置の製
    造方法。
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