JP5545818B2

JP5545818B2 - 露光用マスク及びこの露光用マスクを用いた配線パターンの形成方法

Info

Publication number: JP5545818B2
Application number: JP2010019998A
Authority: JP
Inventors: 哲也合田; 哲也大構; 祐一郎九鬼
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: JP2011158689A

Description

本発明は、配線形成用の露光に用いられる露光用マスク及びこの露光用マスクを用いた
配線パターンの形成方法に関する。更に詳しくは、本発明は、露光装置の解像度によって
定まる最小配線幅寸法以下の幅に形成された配線が平行に配列された配線パターンを形成
するための露光用マスク及びこの露光用マスクを用いた配線パターンの形成方法に関する
。

従来より、プリント配線基板や各種電子機器の配線パターンの形成にはフォトリソグラ
フィ法が用いられてきている。この配線パターンの形成手順は、例えば下記特許文献１に
開示されているように、絶縁基板の表面に導体膜を形成し、この導体膜上に感光性のレジ
スト膜を形成し、透明基板上に遮光層で所定の回路パターンが描かれた露光用マスクを用
いてレジスト膜を露光し、露光されたレジスト膜を現像液と反応させることにより露光し
たレジスト膜から不必要な部分を除去してレジスト材料からなる配線パターンを形成し、
このレジスト材料からなる配線パターンが形成された導体膜をエッチングし、エッチング
された導体膜からレジスト材料からなる配線パターンを剥離することにより作製されてい
る。

この露光用マスクとして、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以上の幅に
形成された配線形成用マスク部分を有するものを使用すると、配線形成用マスク部分の両
側に隣接する配線形成用マスク部分が存在していても、片側にのみ隣接する配線形成用マ
スク部分が存在していても、設計値と同様の一様の太さ及び高さのレジスト材料からなる
配線パターンが得られる。

しかしながら、電子機器の小型化や価格低下のためには、配線は、できる限り細く、高
密度に形成することが好ましい。特に、液晶表示パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescen
ce）パネル等のフラットパネルディスプレイでは、下記特許文献２に開示されているよう
に、ゲート配線及びソース配線用の引き回し配線が表示領域の周辺に多く形成されている
。これらの引き回し配線は、フラットパネルディスプレイの外径寸法を小さくするために
、配線幅を狭くすることが要求されている。しかしながら、このフォトリソグラフィ法に
よる配線パターンの幅には、露光装置の解像度により定まる最小値があり、配線幅を狭く
するにも限界がある。

特開２００２−０２３３８０号公報特開２００６−２２０８３２号公報

しかしながら、近年のフラットパネルディスプレイの小型化及び高精細化の進展に伴い
、より配線幅を狭くすることが要求されるようになってきている。そのため、配線幅を露
光装置の解像度による最小値以下の配線幅にすることも検討されてきている。しかしなが
ら、本発明者等は、例えば解像度による配線幅の最小値が５μｍの露光装置を用い、配線
幅を４μｍにすることについて検討した結果、得られたレジスト材料からなる配線パター
ンが部分的に細くなっていることが認められた。

本発明者等は、このような現象が生じる理由について種々検討を重ねた結果、配線形成
用マスク部分の両側に隣接して平行に配線形成用マスク部分が存在している箇所では一様
な太さの配線が得られるが、配線形成用マスク部分の片側にのみ平行に配線形成用マスク
部分が存在している箇所では配線が細くなっていることを見出した。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、配線形
成用マスク部分の幅を露光装置の解像度による最小値以下に設定しても、レジスト材料か
らなる配線パターンの配線幅が部分的に細い部分が生じないようにした、露光用マスク及
びこの露光用マスクを用いた配線パターンの形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の露光用マスクは、レジスト材料を露光して配線パターンを形成するために用いられ、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に形成された配線形成用マスク部が複数平行に形成されている露光用マスクにおいて、配線形成用マスク部は、片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分と、両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分とを有し、配線形成用マスク部の幅を、当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分では、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分よりも太くし、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分にわたって、線幅の中心が隣接する配線形成用マスク部が存在しない側に順次ずれるように形成されている。

従来例のように、露光用マスクに形成された配線形成用マスク部の幅が露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以上の場合、配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在していても、片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在していても、設計値と同様の一様の太さ及び高さのレジスト材料からなる配線パターンが得られる。それに対し、露光用マスクに形成された配線形成用マスク部の幅が露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の場合、配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在している部分では、隣接する配線形成用マスク部が形成されていない側から露光時に透過した光が回り込んで露光されるため、両側に隣接する配線形成用マスク部が存在している部分よりも得られるレジスト材料からなる配線パターンは狭くかつ高さが低くなってしまう。

本発明の露光用マスクでは、露光用マスクに形成された配線形成用マスク部の幅が露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の場合、配線形成用マスク部の幅を、配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在している部分では、両側に隣接する配線形成用マスク部が存在している部分よりも太くしている。これにより、露光時に透過した光が回り込んで露光されても、所定幅及び所定高さのレジスト材料からなる配線パターンが得られるようになる。また、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に形成された配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在すると、その反対側が大きく露光されるために、形成された配線パターンは隣接する配線形成用マスク部側にずれて形成される。しかしながら、本発明の露光用マスクによれば、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分にわたって、線幅の中心が隣接する配線形成用マスク部が存在しない側に順次ずれるように形成されているので、実質的に同一の太さ及び高さの配線パターンを直線状に形成することができるようになる。

なお、配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分において、配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分よりもどの程度太くするかは、形成する配線パターンの太さ、ピッチ等を勘案の上で、実験的に適宜定めればよい。

また、本発明の露光用マスクにおいては、配線形成用マスク部は等ピッチで形成されていることが好ましい。

配線形成用マスク部が露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に形成されている場合、マスク部分が完全に遮光しきれないため、露光時に透過した光が回り込んでしまう。しかしながら、配線形成用マスク部が等ピッチで形成されていれば、等間隔で均等に配線パターンを形成することができるようになる。

また、本発明の露光用マスクにおいては、配線形成用マスク部の幅は、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分にわたって順次太くなるように形成されていることが好ましい。

露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に形成された配線形成用マスク部を用いると、両側に配線形成用マスク部が存在している部分よりも片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在している部分の方が多く露光される。しかしながら、本発明の露光用マスクによれば、配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分から配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分にわたって順次太くなるように形成されているので、実質的に同一の太さの配線パターンを形成することができるようになる。

露光用マスクに形成された配線形成用マスク部の幅が露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の場合、配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在している部分では、隣接する配線形成用マスク部が形成されていない側から露光時に透過した光が回り込んで露光されてしまう。配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在している部分にはダミー配線形成用マスク部が平行に形成されていれば、両側に隣接する配線形成用マスク部が存在している部分と同様の配線パターンを形成することができる。

配線形成用マスク部及びダミー配線形成用マスク部が露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に形成されている場合、マスク部分が完全に遮光しきれないため、露光時に透過した光が回り込んでしまう。しかしながら、配線形成用マスク部及びダミー配線形成用マスク部が等ピッチで形成されていれば、等間隔で均等に配線パターンを形成することができるようになる。

また、上記目的を達成するため、本発明の配線パターンの形成方法は、露光用マスクを用いて感光性のレジスト材料を露光することによって、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の幅を有する複数の平行に形成された配線パターンの形成方法において、露光用マスクとして、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の幅に形成された配線形成用マスク部が、片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分と、両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分とを有して平行に形成されており、かつ、配線形成用マスク部の幅を、当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分では、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分よりも太くし、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部が存在する部分にわたって、線幅の中心が隣接する配線形成用マスク部が存在しない側に順次ずれるように形成されているものを用いる。

本発明の配線パターの形成方法によれば、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅
寸法以下の幅を有する複数の平行に形成された配線パターンを実質的に一定幅かつ一定高
さで正確に形成することができるようになる。

比較例の露光用マスクのパターンを示す平面図である。比較例のレジスト材料からなる配線パターン形成工程を示す断面図である。比較例で得られたレジスト材料からなる配線パターンの平面図である。図４Ａは図３のIVＡ〜IVA線に沿った断面図であり、図４Ｂは図３のIVＢ〜IVＢ線に沿った断面図であり、図４Ｃは図３のIVＣ〜IVＣ線に沿った断面図であり、図４Ｄは図３のIVＤ〜IVＤ線に沿った断面図である。第１実施形態の露光用マスクのパターンを示す平面図である。第１実施形態のレジスト材料からなる配線パターン形成工程を示す断面図である。第１実施形態で得られたレジスト材料からなる配線パターンを示す平面図である。図８Ａは図７のVIIIＡ〜VIIIA線に沿った断面図であり、図８Ｂは図７のVIIIＢ〜VIIIＢ線に沿った断面図であり、図８Ｃは図７のVIIIＣ〜VIIIＣ線に沿った断面図であり、図８Ｄは図７のVIIIＤ〜VIIIＤ線に沿った断面図である。第２実施形態の露光用マスクのパターンを示す平面図である。

以下、実施形態、比較例及び図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
ただし、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意図する
ものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更
を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために
用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするた
め、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表
示されているものではない。

［比較例］
まず、比較例の露光用マスク及びこれを用いて作製されたレジストのパターンを図１〜
図４を用いて説明する。なお、図１は比較例の露光用マスクのパターンを示す平面図であ
る。図２は比較例のレジスト材料からなる配線パターン形成工程を示す断面図である。図
３は比較例で得られた配線パターンの平面図である。図４Ａは図３のIVＡ〜IVA線に沿っ
た断面図であり、図４Ｂは図３のIVＢ〜IVＢ線に沿った断面図であり、図４Ｃは図３のIV
Ｃ〜IVＣ線に沿った断面図であり、図４Ｄは図３のIVＤ〜IVＤ線に沿った断面図である。

ここで使用した露光用マスク１９のマスク部分は、ソース引き回し配線１３部分の形成
用のマスク部分１８ａと、コンタクトホール部１４の形成用のマスク部分１８ｂとを備え
ている。このうちソース引き回し配線１３部分の形成用のマスク部分１８ａは、全て同一
幅Ａ１で実質的に平行に形成されている。ただし、この幅Ａ１は、全て露光装置の解像度
によって定まる最小配線幅寸法以下、例えば露光装置の解像度によって定まる最小配線幅
が５μｍであれば、Ａ１＝４μｍとされている。

図３は、例えば液晶表示パネルのアレイ基板１０における非表示領域と表示領域の境界
部の一部を示している。アレイ基板１０は透明な絶縁性を有するガラスや石英、プラスチ
ック等からなる透明基板１０を基体としている。透明基板１０の上には例えばアルミニウ
ムやモリブデン等の金属からなる複数の複数のゲート引き回し配線１１が平行に配列する
ように形成されている。ゲート引き回し配線１１は表示領域からの走査線１５を非表示領
域のドライバー用端子群に引き回す配線である。

ゲート引き回し配線１１を覆うようにして例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素等からなるゲ
ート絶縁膜１２が積層されている。ゲート絶縁膜１２の表面上には、例えばアルミニウム
やモリブデン等の金属からなる複数のソース引き回し配線１３が平行に配列するように形
成されている。ソース引き回し配線１３は表示領域と非表示領域の近傍に設けられたコン
タクトホール１４によって、ゲート引き回し配線１１と同じ層に形成される走査線１５と
電気的に接続されている。

次に、図２を用いて比較例のソース引き回し配線１３の配線パターンを形成する工程に
ついて説明する。この配線パターンの形成方法は、周知のフォトリソグラフィ法によるも
のである。第１工程では、ゲート絶縁膜１２の表面に例えばアルミニウムやモリブデン等
の導体膜が積層される。第２工程では、この導体膜上に感光性のレジスト膜１６が形成さ
れる。第３工程では、露光用マスク用の透明基板１７の表面上に、所定の回路パターン１
８ａ、１８ｂが描かれた露光用マスク１９と光源２０とを用い、レジスト膜１６を露光す
る。ここでは、露光用マスク１９として、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸
法以下の幅Ａ１（図１参照）に形成された配線形成用マスク部分１８ａと、コンタクトホ
ール１４形成用のマスク部分１８ｂを有するものを使用している。

その後、第４工程では、露光されたレジスト膜１６を現像液と反応させることにより露
光したレジスト膜１６から不必要な部分を除去してレジスト材料からなる配線パターンを
形成する。第５工程では、このレジスト材料からなる配線パターンが形成された導体膜１
２をエッチングする。第６工程では、エッチングされた導体膜１２からレジスト材料から
なる配線パターンを剥離する。

第３工程で使用した露光用マスク１９のソース引き回し配線１３部分の形成用のマスク
部分１８ａと、コンタクトホール部の形成用のマスク部分１８ｂとを備えている。このう
ちにソース引き回し配線１３部分の形成用のマスク部分１８ａの幅は、図１に示したよう
に、いずれも幅Ａ１である。しかしながら、比較例の第４工程を経て得られたソース引き
回し配線１３に対応するレジスト材料からなる配線パターンは、大部分が太さがＡ１より
も細いＢ１であり、高さはＣ１となっている。同じく、図３のＮ部分では、太さはＢ１よ
りも細いＢ２となっており、高さもＣ１よりも低いＣ２となっている。

このような現象が生じる理由は、図２の第３工程に示すように、露光用マスク１９のソ
ース引き回し配線１３部分の形成用のマスク部分１８ａの幅Ａ１が露光装置の解像度によ
って定まる最小配線幅寸法以下となっているため、マスク部分１８ａが完全に露光光を遮
光しきれないので、露光用マスク１９の光透過部を透過した光の回り込みが生じるためで
ある。このような露光用マスク１９の光透過部を透過した光の回り込みは、コンタクトホ
ール部の形成用のマスク部分１８ｂでは、幅が広いので、実質的に生じない。

［第１実施形態］
第１実施形態の液晶表示パネルの要部の構成を図５〜図８を用いて説明する。なお、図
５は第１実施形態の露光用マスクのパターンを示す平面図である。図６は第１実施形態の
レジスト材料からなる配線パターン形成工程を示す断面図である。図７は第１実施形態で
得られたレジスト材料からなる配線パターンを示す平面図である。図８Ａは図７のVIIIＡ
〜VIIIA線に沿った断面図であり、図８Ｂは図７のVIIIＢ〜VIIIＢ線に沿った断面図であ
り、図８Ｃは図７のVIIIＣ〜VIIIＣ線に沿った断面図であり、図８Ｄは図７のVIIIＤ〜VI
IIＤ線に沿った断面図である。

なお、ここでは、露光装置の解像度による配線幅の最小値を５μｍとし、図５に示した
ように、露光用マスク１９の両側に隣接配線が形成されている部分のマスク部分１８ａ１
の幅Ａ１＝４μｍとし、片側にのみ隣接配線が形成されているマスク部分１８ａ２の幅Ａ
２＝４．５μｍとする。なお、第１実施形態のレジスト材料からなる配線パターン形成工
程は、実質的に図２に示した比較例のレジスト材料からなる配線パターン形成工程と同一
であるので、同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

そして、第１実施形態の露光用マスク１９においては、コンタクトホール部の形成用の
マスク部分１８ｂも、配線部分と近い場合には、隣接する配線部分とみなすことができる
。そのため、露光用マスク１９のマスク部分１８ａ１及び１８ａ２は、両側に隣接する配
線形成用マスク部分が形成されている部分から片側にのみ隣接する配線形成用マスク部分
が形成されている側への移行部分では、配線幅がＡ１からＡ２（Ａ２>Ａ１）へ順次太く
されている。すなわち、図５で右側の斜線Ｐに隣接する配線幅が太くされる。

また、コンタクトホール部の形成用のマスク部分１８ｂが配線部分と大きく離れている
部分Ｘ及びＹにおいては隣接する配線部分とみなすことができないので、このＸ及びＹの
部分では配線幅が太くされる。

このようにすることで、図６及び図７に示すように、第３工程で配線の右側から光が多
く回り込んで配線幅が縮小されても、これを見込んで、露光用マスクパターンの配線幅を
太くしているために、レジスト材料からなる配線パターンの配線幅は他の配線と同じＢ１
になり、しかも高さも同じＣ１とすることができる。なお、配線幅を隣接する配線が存在
する側に太くすると、配線間の隙間が少なくなって露光不良になる可能性があるために、
配線幅は隣接する配線が存在しない側に太くすることが好ましい。

また、配線形成用マスク部分の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部分が存在すると、図６に示すように、その反対側が大きく露光されるために、形成された配線パターンは隣接する配線形成用マスクが存在する側にずれて形成される。そのため、配線形成用マスク部分の両側に隣接する配線形成用マスク部分が存在する部分から配線形成用マスク部分の片側にのみ隣接する配線形成用マスク部分が存在する部分にわたって線幅の中心が隣接する配線形成用マスク部分が存在しない側に順次ずれるように形成すると、実質的に同一の太さの配線パターンを直線状に形成することができるようになる。

なお、第１実施形態の露光用マスク１９では、コンタクトホール部の形成用のマスク部
分１８ｂの存在を無視して、この部分も隣接する配線形成用マスクが存在しないものとし
て、配線形成用マスクを太くしてもよい。しかしながら、コンタクトホール部の形成用の
マスク部分１８ｂが、光の回りこみを低減させるほど配線形成用マスクの近傍にあるとき
は、配線形成用マスクの配線幅を大きくし過ぎることになって、レジスト材料からなる配
線パターンの配線幅がＢ１よりも大きくなることがある。しかしながら、この部分は、隣
接する配線が存在しない側に太くされるために、隣接する配線との隙間が小さくなって短
絡するおそれはなくなる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の露光用マスクパターンを、図９を用いて説明する。なお図９は第
２実施形態の露光用マスクのパターンを示す平面図である。

第２実施形態の露光用マスクは、片側にのみ隣接する配線形成用マスク部分が形成され
ている部分にダミー配線形成用マスク部分１８ｃを形成することにより、実質的に全ての
配線形成用マスク部分の両側に配線形成用マスク部分が形成されている状態としてもので
ある。このような構成を採用すれば、原理上全てのレジスト材料からなる配線パターンの
太さ及び高さを等しくすることができるようになる。

なお、上述の各実施形態は、液晶表示パネルのアレイ基板用の露光用マスクとして説明
したが、本発明はこれに限らず、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に
形成された配線が平行に配列されている配線パターンを形成するための露光用マスクに適
用することができる。

１０：透明基板１１：ゲート配線１２：ゲート絶縁膜１３：ソース配線１４
：コンタクトホール１５：走査線１６：レジスト膜１７：露光用マスク用の透明基
板１８ａ〜１８ｃ：マスク部分１９：露光用マスク２０：光源

Claims

レジスト材料を露光して配線パターンを形成するために用いられ、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下に形成された配線形成用マスク部が複数平行に形成されている露光用マスクにおいて、
前記配線形成用マスク部は、
片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分と、両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分とを有し、
前記配線形成用マスク部の幅を、当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分では、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分よりも太くし、
当該配線形成用マスク部の両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分にわたって、線幅の中心が隣接する前記配線形成用マスク部が存在しない側に順次ずれるように形成されている、
ことを特徴とする露光用マスク。
前記配線形成用マスク部は等ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
前記配線形成用マスク部の幅は、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分にわたって順次太くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
露光用マスクを用いて感光性のレジスト材料を露光することによって、露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の幅を有する複数の平行に形成された配線パターンの形成方法において、
前記露光用マスクとして、前記露光装置の解像度によって定まる最小配線幅寸法以下の幅に形成された配線形成用マスク部が、片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分と、両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分とを有して平行に形成されており、かつ、前記配線形成用マスク部の幅を、当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分では、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分よりも太くし、当該配線形成用マスク部の両側に隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分から当該配線形成用マスク部の片側にのみ隣接する前記配線形成用マスク部が存在する部分にわたって、線幅の中心が隣接する前記配線形成用マスク部が存在しない側に順次ずれるように形成されているものを用いる、
ことを特徴とする配線パターンの形成方法。