KR102493944B1 - 포토마스크, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

포토마스크의 전사용 패턴을 미세화, 고밀도화하였을 때에 발생하기 쉬운, 전사상의 코너부의 라운딩을 억제한다. 본 발명에 의한 근접 노광용의 포토마스크는, 투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비한다. 전사용 패턴은, 메인 패턴과, 메인 패턴이 갖는 코너부의 근방에, 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴을 포함한다. 메인 패턴은, 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고, 보조 패턴은, 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는다.

Description

포토마스크, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 {PHOTOMASK, METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK FOR PROXIMITY EXPOSURE, AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크로서, 특히 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조에 사용하기에 적합한 포토마스크, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 액정 표시 장치(이하, 「LCD」라고도 함)의 컬러 필터를 구성하는 패턴을, 포토마스크를 사용한 근접 노광에 의해 노광할 때에, 포토마스크의 차광부의 코너부에 대응한 패턴 코너부가 라운딩을 띠는 일이 없는 포토마스크가 기재되어 있다. 즉, 특허문헌 1에는, 네가티브형 포토레지스트를 사용하여, 근접 노광에 의해 컬러 필터를 구성하는 패턴을 형성할 때에 사용하는 포토마스크에 있어서, 상기 포토마스크의 차광부의 코너부에, 다각형의 보정 차광 패턴을 그 정점을 접하여 형성하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2008-76724호 공보

최근, 액정 표시 장치나 유기 EL 디스플레이를 포함하는 디스플레이 업계에 있어서, 휴대 단말기를 비롯한, 표시 디바이스의 고정밀화가 급속하게 진전되고 있다. 또한, 디스플레이의 화질이나 표시 성능을 향상시키기 위해, LCD의 화소수, 혹은 화소 밀도의 증가 경향이 현저하다.

도 1은 기존의 컬러 필터(이하, 「CF」라고도 함)의 패턴의 일례를 도시하는 모식도이다. 여기에 도시한 패턴에서는, 1개의 픽셀(1)에, 서로 동일 형상을 이루는 3개의 서브 픽셀(2)이 배열되어 있다. 3개의 서브 픽셀(2)은 각각 R(Red), G(Green), B(Blue)의 색 필터에 대응한다. 서브 픽셀(2)은 일정한 피치로 규칙적으로 배열되어 있다. 각 서브 픽셀(2)은 직사각형으로 형성되어 있다. 또한, 각 서브 픽셀(2)은 복수의 가는 블랙 매트릭스(이하, 「BM」이라고도 함)(3)에 의해 구획되어 있다. 복수의 블랙 매트릭스(3)는 서로 교차하여 격자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 3색분의 서브 픽셀(2)을 갖는 1개의 픽셀(1)이 일정한 피치로 규칙적으로 배열됨으로써, 반복 패턴을 형성하고 있다.

이러한 CF를 제조하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크는, 시장의 요청에 부응하여 CF의 설계를 미세화하기 위해, 패턴을 미세화할 필요가 발생하고 있다. 그러나, 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 치수를 단순히 축소하는 것만으로는, 이하의 문제가 발생한다.

CF의 제조에는, 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을, 근접 노광 방식의 노광 장치에 의해, 네가티브 타입의 감광 재료에 노광하는 방법이 종종 채용된다.

여기서, 도 1에 도시한, 기존의 CF에 사용되는 BM(3)을 제조하기 위한 포토마스크 패턴(4)을 도 2의 (a)에 예시한다. 그리고, 보다 고정밀의 BM(3)을 제조하기 위해, 상기의 패턴(4)을 미세화한 패턴(5)을 도 2의 (b)에 도시한다. 이러한 패턴의 미세화는, 예를 들어 300ppi(pixel-per-inch) 정도의 CF를, 400ppi를 초과하는, 보다 미세한 규격으로 시프트하는 상황에서 필요하게 된다.

도 2의 (b)의 패턴(5)을 구비하는 포토마스크를 사용하여 BM 패턴을 전사하여, CF를 제조하는 경우에는, 도 3의 (a)에 도시한 CF의 패턴(6)이 얻어지는 것이 이상적이다. 그러나, 실제로는 이와 같은 패턴을 전사하는 것에는 곤란이 발생하는 경우가 적지 않다. 즉, 현실에 전사되는 BM에 의해 CF를 제조하면, 도 3의 (b)의 패턴(7)과 같이, 서브 픽셀의 각각 코너부가 라운딩을 띠는 등, 패턴 형상이 변화되는 경향이 현저해짐과 함께, BM의 폭을 충분히 미세화할 수 없다는 과제가 발생한다. 이것은, 근접 노광 시에, 포토마스크와 피전사체의 간극(즉 프록시미티 갭)에 발생하는 회절광에 의해, 복잡한 광 강도 분포가 형성되어, 피전사체 상에 형성되는 전사상이, 마스크 패턴을 충실하게 재현한 것으로 되지 않기 때문이다.

그 경우, 특히 유의해야 할 점은, 서브 픽셀(여기서는 직사각형)의 코너부가 라운딩을 띠는 등 형상이 열화되고(도 3의 (b)의 A부를 참조), BM의 폭도 충분히 미세화할 수 없기 때문에(도 3의 (a)의 B부와 도 3의 (b)의 C부를 참조), 서브 픽셀의 개구 면적이 작아져, CF의 개구율이 감소되는 경향이 보이는 점이다. 이 경향은, 결과적으로는 LCD 등의 화면의 밝기를 저하시키거나, 혹은, 소비 전력을 증대시키는 문제로 이어진다.

한편, 상기 문제의 원인으로 되는, 프록시미티 갭의 회절광을 제어하기 위해서는, 프록시미티 갭을 충분히 좁게 하거나, 혹은, 광학 조건(노광 광원 파장 등)을 근본적으로 변경하는 것이 생각된다. 그러나, CF 제조의 생산 효율, 비용 효율을 고려하면, 어느 정도의 대형 포토마스크(한 변의 크기가 300㎜ 이상, 바람직하게는 400㎜ 이상인 사각형)로 하는 것이 유리하다. 그리고, 이 정도 사이즈의 포토마스크를, 근접 노광을 위해 유지하기 위해서는, 프록시미티 갭으로서, 30㎛ 이상, 바람직하게는 40㎛를 확보하는 것이 안정 생산상 바람직하다. 또한, 근접 노광 방식은, 프로젝션 노광 방식과 비교하여, 생산 비용이 낮은 것이 큰 이점이지만, 광학 조건 등, 장치 구성의 변경은, 이 이점을 손상시킬 우려가 있다.

이상의 것으로부터, 본 발명자는, 고정밀의 표시 기능을 얻기 위해, 포토마스크의 패턴을 단순히 축소하는 것만으로는, 상기와 같이 전사상이 열화되어 버리고, 이 문제를 해소하기 위해서는 코너부의 라운딩을 억제하여, CF의 개구 면적을 유지 또는 증가하는 것이 가능한, 포토마스크의 전사용 패턴을 제안하는 것이 유익한 것에 주목하였다.

또한, 본 발명자가 확인한 결과로는, 상기 특허문헌 1에 기재된, 차광부의 코너부에 보정 차광 패턴을 접하여 형성한 패턴을 채용해도, 충분한 효과는 얻어지지 않았다.

본 발명의 목적은, 포토마스크의 전사용 패턴을 미세화, 고밀도화하였을 때에 발생하기 쉬운, 전사상의 코너부의 라운딩을 억제할 수 있는, 포토마스크, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

(제1 형태)

본 발명의 제1 형태는,

투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용의 포토마스크로서,

상기 전사용 패턴은,

규칙적으로 배열되는 복수의 메인 패턴과,

상기 메인 패턴의 각각이 갖는 코너부의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴을 포함하고,

상기 메인 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고,

상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

(제2 형태)

본 발명의 제2 형태는,

투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용의 포토마스크로서,

상기 전사용 패턴은, 단위 패턴이 규칙적으로 반복하여 배열되는 반복 패턴을 포함하고,

상기 단위 패턴은,

메인 패턴과,

상기 메인 패턴이 갖는 코너부의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴과,

상기 메인 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 슬릿부를 포함하고,

상기 메인 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고,

상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

(제3 형태)

본 발명의 제3 형태는,

상기 보조 패턴은, 도트 형상 또는 라인 형상을 갖고, 상기 메인 패턴 1개당 복수개 배치되는 상기 제1 또는 제2 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제4 형태)

본 발명의 제4 형태는,

상기 메인 패턴은, 서로 평행한 한 쌍의 직선 사이에 끼워지는 띠 형상의 영역을 갖는 상기 제1 내지 제3 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제5 형태)

본 발명의 제5 형태는,

상기 슬릿부는, 폭 S1(㎛)을 갖고 일방향으로 연장되는 띠 형상의 제1 슬릿부와, 폭 S2(㎛)를 갖고, 상기 제1 슬릿부와 교차하는 제2 슬릿부를 갖고,

상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부가 교차하는 영역에 있어서, 4개의 상기 메인 패턴의 서로 대향하는 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형을 교차 영역으로 할 때,

상기 교차 영역 내에, 상기 보조 패턴의 무게 중심이 위치하도록, 상기 보조 패턴이 배치되는 상기 제2 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제6 형태)

본 발명의 제6 형태는,

상기 슬릿부는, 폭 S1(㎛)을 갖고 일방향으로 연장되는 띠 형상의 제1 슬릿부와, 폭 S2(㎛)를 갖고, 상기 제1 슬릿부와 교차하는 제2 슬릿부를 갖고,

상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부가 교차하는 영역에 있어서, 4개의 상기 메인 패턴의 서로 대향하는 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형을 교차 영역으로 할 때,

상기 교차 영역 내에, 상기 보조 패턴이 포함되도록, 상기 보조 패턴이 배치되는 상기 제2 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제7 형태)

본 발명의 제7 형태는,

상기 제1 투과 제어막은, 상기 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광을 실질적으로 차광하는 차광막인 상기 제1 내지 제6 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제8 형태)

본 발명의 제8 형태는,

상기 제1 투과 제어막은, 상기 제2 투과 제어막과 동일한 재료를 포함하는 막인 상기 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제9 형태)

본 발명의 제9 형태는,

상기 제2 투과 제어막은, 상기 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광의 대표 파장광에 대하여 투과율 T2(％)를 갖고, 0≤T2≤60인 상기 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제10 형태)

본 발명의 제10 형태는,

상기 제1 투과 제어막은, 상기 제2 투과 제어막 상에, 제3 투과 제어막이 적층된 것인 상기 제1 내지 제9 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제11 형태)

본 발명의 제11 형태는,

투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 전사용 패턴이,

규칙적으로 배열되는 복수의 메인 패턴과,

상기 메인 패턴의 각각의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴으로서, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 보조 패턴과,

상기 메인 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 슬릿부를 포함하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에, 제2 투과 제어막, 제3 투과 제어막 및 레지스트막을 형성한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 레지스트막에 대하여 묘화와 현상을 행하여, 복수 종류의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제3 투과 제어막 및 제2 투과 제어막을 순차적으로 에칭하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 소정의 두께분 감막하는 공정과,

감막 후의 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 새롭게 노출된 상기 제3 투과 제어막을 에칭하는 공정을 포함하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법이다.

(제12 형태)

본 발명의 제12 형태는,

투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 전사용 패턴이,

메인 패턴과,

상기 메인 패턴의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴으로서, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 보조 패턴과,

상기 메인 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 슬릿부를 포함하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에, 제2 투과 제어막, 에칭 저지막, 제3 투과 제어막 및 레지스트막을 형성한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 레지스트막에 대하여 묘화와 현상을 행하여, 복수 종류의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제3 투과 제어막, 상기 에칭 저지막 및 상기 제2 투과 제어막을 순차적으로 에칭하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 소정의 두께분 감막하는 공정과,

감막 후의 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 새롭게 노출된 상기 제3 투과 제어막을 에칭하는 공정을 포함하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법이다.

(제13 형태)

본 발명의 제13 형태는,

상기 제1 내지 제10 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,

근접 노광 방식의 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하여, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 포토마스크의 전사용 패턴을 미세화, 고밀도화하였을 때에 발생하기 쉬운, 전사상의 코너부의 라운딩을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 포토마스크를 사용하여 액정 표시 장치를 제조하면, 화면의 밝기, 혹은, 소비 전력의 절감이라는 우수한 장점이 얻어진다.

도 1은 기존의 컬러 필터의 패턴의 일례를 도시하는 모식도.
도 2의 (a), (b)는 기존의 컬러 필터에 사용되는 블랙 매트릭스를 제조하기 위한 포토마스크 패턴을 예시하는 모식도로서, (a)는 미세화 전, (b)는 미세화 후를 도시하는 도면.
도 3의 (a)는 이상적인 컬러 필터의 패턴을 도시하는 모식도이고, (b)는 실제로 얻어지는 컬러 필터의 패턴을 도시하는 모식도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 일례를 도시하는 평면도.
도 5는 보조 패턴의 배치예를 도시하는 평면도(그 1).
도 6은 보조 패턴의 배치예를 도시하는 평면도(그 2).
도 7의 (a)∼(c)는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법의 일례를 설명하는 공정도(그 1).
도 8의 (d)∼(g)는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법의 일례를 설명하는 공정도(그 2).
도 9의 (a)∼(c)는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법의 다른 예를 설명하는 공정도(그 1).
도 10의 (d)∼(g)는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법의 다른 예를 설명하는 공정도(그 2).
도 11은 참고예에 따른 메인 패턴을 설명하는 도면.
도 12의 (a), (b)는 참고예에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 1).
도 13의 (a), (b)는 참고예에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 2).
도 14의 (a), (b)는 참고예에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 3).
도 15는 본 발명의 실시예 1에 따른 메인 패턴과 보조 패턴을 설명하는 도면.
도 16의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 1에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 1).
도 17의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 1에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 2).
도 18의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 1에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 3).
도 19는 본 발명의 실시예 2에 따른 메인 패턴과 보조 패턴을 설명하는 도면.
도 20의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 2에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 1).
도 21의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 2에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 2).
도 22의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 2에 따른 전사상(광학상)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면(그 3).
도 23은 광학상의 유효 면적률의 산출 방법과 산출 결과를 도시하는 도면.
도 24는 프록시미티 갭을 70㎛로 하였을 때의 광학상에 있어서의, 광 강도와 유효 면적률의 관계를 플롯한 도면.

<포토마스크의 구성>

본 발명의 포토마스크는,

투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용의 포토마스크로서,

상기 전사용 패턴은,

규칙적으로 배열되는 복수의 메인 패턴과,

상기 메인 패턴의 각각이 갖는 코너부의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴을 포함하고,

상기 메인 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고,

상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

상기 본 발명의 바람직한 일례는,

투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용의 포토마스크로서,

상기 전사용 패턴은, 단위 패턴이 규칙적으로 반복하여 배열되는 반복 패턴을 포함하고,

상기 단위 패턴은,

메인 패턴과,

상기 메인 패턴이 갖는 코너부의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴과,

상기 메인 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 슬릿부를 포함하고,

상기 메인 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고,

상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

여기서 「노광」이란, 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광 장치에 의해 노광하는 것을 말하고, 이 노광에 의해 피전사체(CF 기판 등) 상에 광학상을 형성하고, 현상에 의해 피전사체 상의 레지스트막에 패턴을 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 일례를 도시하는 평면도이다.

본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크는, 근접 노광용의 포토마스크로서, 포토마스크를 구성하는 투명 기판 상에 전사용 패턴이 형성되어 있다.

전사용 패턴은, 근접 노광에 의해 피전사체에 전사하기 위한 패턴으로서, 메인 패턴(11), 보조 패턴(12) 및 슬릿부(13)를 포함하고 있다. 여기에서 예시하는 전사용 패턴은 CF의 BM 형성용의 패턴이다. 단, 도면은 모식도이며, 각 부분의 치수비 등은 실제의 패턴 설계와 동일하다고는 할 수 없다.

포토마스크를 구성하는 투명 기판은, 석영 유리 등의 투명 재료를 사용한 것을 정밀하게 연마하여 사용할 수 있다. 투명 기판의 크기나 두께에 제한은 없지만, 표시 장치의 제조에 사용되는 포토마스크용의 투명 기판으로서는, 한 변 300㎜∼1800㎜의 사각형의 주면을 갖고, 두께가 5∼16㎜ 정도인 것이 적합하다. 또한, 후술하는 포토마스크의 각 부분의 광 투과율은, 투명 기판의 광 투과율을 100％로 하였을 때의 값을 나타낸다.

전사용 패턴은, 바람직하게는 단위 패턴이 규칙적으로 반복하여 배열되는 반복 패턴을 포함한다. 이 경우, 반복의 수는 2 이상이다. 바람직하게는, 단위 패턴의 규칙적인 반복 배열은, 일정한 피치로 배열되는 것이다. 도 4에는, 소정의 피치로, 단위 패턴이 규칙적으로 반복하여 배열되는 반복 패턴을 예시하고 있다.

도 4에 예시한 전사용 패턴으로는, X 방향으로 P1(㎛), Y 방향으로 P2(㎛)의 피치로, 복수의 단위 패턴(14)이 배열되어 있다. 각각의 단위 패턴(14)은 CF의 각 서브 픽셀에 대응하는 것이다. 이후의 설명에서는, 서브 픽셀 단위의 단위 패턴(14)을 「SP 단위 패턴(14)」이라고도 한다. SP 단위 패턴(14)의 X 방향의 피치 P1은 15∼30㎛, Y 방향의 피치 P2는 40∼100㎛로 할 수 있다.

또한, 도 4에 도시한 전사용 패턴의 디자인에서는, 픽셀 단위의 단위 패턴(이하, 「P 단위 패턴」이라고도 함)(15)이, 규칙적으로 배열된 반복 패턴으로도 되어 있다. P 단위 패턴(15)은 SP 단위 패턴(14)보다도 패턴 영역이 크고, 1개의 P 단위 패턴(15)에 3개의 SP 단위 패턴(14)을 포함하고 있다. 이후의 설명에서는, 「SP 단위 패턴(14)」을 간단히 「단위 패턴(14)」으로 기술하여 설명한다.

단위 패턴(14)에는, 메인 패턴(11), 보조 패턴(12) 및 이들을 둘러싸는 슬릿부(13)가 포함된다. 메인 패턴(11) 및 보조 패턴(12)의 외연은, 각각 슬릿부(13)에 접하고 있다. 슬릿부(13)는 Y 방향을 따르는 제1 슬릿부(13a)와, X 방향을 따르는 제2 슬릿부(13b)를 갖고, 이들 슬릿부(13a, 13b)가 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)을 둘러싸고 있다. 여기서 전사용 패턴이 CF의 BM 형성용의 패턴인 것으로 하면, 메인 패턴(11)은 CF의 개구 부분에 대응하고, 슬릿부(13)는 BM에 대응하는 것으로 된다.

메인 패턴(11)은 노광광을 적어도 일부 차폐하는 것으로서, 투명 기판 상에 제1 투과 제어막(후술)이 형성되어 이루어진다. 제1 투과 제어막은, 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광의 대표 파장광에 대하여 투과율 T1(％)을 갖는 막이다. 제1 투과 제어막의 투과율 T1(％)은 0≤T1≤10인 것이 바람직하다.

여기서 「노광광」이란, LCD용, 또는 FPD(플랫 패널 디스플레이)용으로서 알려져 있는 노광 장치에 탑재된 광원에 의한 것으로서, i선, h선, g선 중 어느 것, 또는 이들을 모두 포함하는 브로드밴드광으로 할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 브로드밴드광에 포함되는 어느 것(예를 들어 i선)의 파장광을 대표 파장광으로 하여, 투과율 등의 광학 물성을 표현한다.

특히, 제1 투과 제어막은, 차광막으로 하는(즉 T1≒0) 것이 바람직하다. 그 경우, 제1 투과 제어막은, 예를 들어 노광광에 대한 광학 농도(OD)가 3 이상인 막으로서, 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 막인 것이 바람직하다. 또한, 그 차광막은, 그 표면측(투명 기판으로부터 먼 측)에, 반사 방지층을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 반사 방지층은, 묘화광이나 노광광의 반사를 저감시키는 기능을 발휘한다.

메인 패턴(11)은 서로 평행한 한 쌍의 직선 사이에 끼워진 띠 형상의 영역을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 서로 평행한 2쌍의 직선 사이에 끼워진 띠 형상의 영역을 갖는다. 예를 들어, 메인 패턴(11)은 직사각형, 또는 평행사변형, 혹은 이들이 결합한 형상으로 할 수 있다. 또한, 메인 패턴은, 단위 패턴이 규칙적으로 배열되는 것에 따라서, 서로 평행하게 복수 배열되는 것이 바람직하다.

메인 패턴(11)은 적어도 1개의 코너부를 갖는다. 이 코너부는, 바람직하게는 볼록 형상의 코너부이다. 도 4에 도시한 직사각형의 메인 패턴(11)은 그 4구석에 각각 직각의 코너부(11a)를 갖는다. 단, 메인 패턴의 형상에 따라서는 반드시 직각의 코너부는 아니어도 된다. 예를 들어, 평행사변형 등, 직각 이외의 코너부를 갖는 메인 패턴에 있어서는, 60∼120도의 볼록형의 코너부로 할 수 있다.

메인 패턴(11)은 근접 노광 방식으로 노광하였을 때, 피전사체 상에 해상 가능한 치수를 갖는다. 예를 들어, 메인 패턴(11)의 치수로서, 띠 형상의 부분의 폭(또는 짧은 변의 길이) M1은 10∼20㎛, 긴 변의 길이 M2는 30∼70㎛ 정도인 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 메인 패턴(11)을 갖는 전사용 패턴은, CF용의 BM 패턴으로서 적합하게 사용할 수 있다. 이 메인 패턴(11)을 노광하여 전사함으로써, 피전사체 상에 폭(또는 짧은 변의 길이)이 12∼20(㎛), 긴 변의 길이가 30∼70(㎛) 정도인 메인 패턴상을 형성할 수 있다. 또한, 이들의 패턴 설계는, 후술하는, 슬릿부의 치수 및 노광 바이어스의 적용에 관한 부분과도 상관된다.

또한 단위 패턴(14)은 메인 패턴(11)이 갖는 코너부의 근방에 배치된 보조 패턴(12)을 포함한다. 이 보조 패턴(12)은 메인 패턴(11)과는 접속하지 않고, 메인 패턴(11)으로부터 이격하여 배치된, 소위 「섬」의 상태로 형성되어 있다.

보조 패턴(12)은 투명 기판 상에 제2 투과 제어막(후술)이 형성되어 이루어진다. 이 제2 투과 제어막은, 노광광의 대표 파장광에 대하여 투과율 T2(％)를 갖는다. 제2 투과 제어막은, 노광광의 대표 파장광에 대한 투과율 T2(％)가, 바람직하게는 0<T2≤60, 보다 바람직하게는, 10≤T2≤50, 더욱 바람직하게는, 20≤T2≤50인 반투광막이어도 된다. 또는, 제2 투과 제어막은, 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 차광막(T2≒0)이어도 된다.

상기의 제1 투과 제어막과 제2 투과 제어막은, 서로 동일한 재료를 포함하는 막이어도 되고, 서로 다른 재료를 포함하는 막이어도 된다. 예를 들어, 제1 투과 제어막과 제2 투과 제어막을, 모두 차광막으로 하는 경우에는, 이들을 동일한 재료를 포함하는 막으로 할 수 있다. 또한, 제1 투과 제어막을 차광막으로 하고, 제2 투과 제어막을, 상기 투과율 T2(％)를 갖는 반투광막으로 해도 된다.

또한, 제1 투과 제어막과 제2 투과 제어막은, 각각, 단층 구성이어도 적층 구성이어도 된다. 예를 들어, 제2 투과 제어막을 소정의 투과율 T2(T2>0)를 갖는 단일막으로 하고, 제1 투과 제어막은, 상기 제2 투과 제어막 상에 다른 막(예를 들어 제3 투과 제어막)을 적층하여 형성할 수도 있다. 이 경우, 제3 투과 제어막이 차광막이어도 되고, 또는, 적층 구성을 갖는 제1 투과 제어막으로서, 노광광의 투과율이 실질적으로 제로로 되어도 된다.

또한, 제1 투과 제어막과 제2 투과 제어막 중 적어도 어느 한쪽의 막을 적층 구성으로 하는 경우에는, 상하의 막이 직접 적층되는 경우 외에, 상하의 막이 간접적으로 적층되어도 된다. 즉, 상하의 막이 비접촉이며, 그 사이에 다른 막이 개재되어도 된다. 다른 막은, 예를 들어 에칭 저지막, 전하 제어막 등의 기능막으로 할 수 있다.

또한, 제1 투과 제어막과 제2 투과 제어막은, 각각, 소정의 투과율로 노광광을 투과하는 경우, 노광광의 대표 파장광에 대한, 제1 투과 제어막 및/또는 제2 투과 제어막의 위상 시프트량은 ±90도의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는±60도의 범위 내이다.

보조 패턴(12)의 형상에 특별히 제한은 없다. 보조 패턴(12)은 도트 형상 또는 라인 형상을 갖는 것이 바람직하다. 도트 형상으로서는, 정사각형 등의 정다각형, 혹은 원형 등, 360/n도(n≥4)의 회전 대칭인 형상을 들 수 있다. 또한, 라인 형상으로서는, 직사각형, 평행사변형 등, 긴 변과 짧은 변을 갖는 사각형을 들 수 있다. 보조 패턴(12)의 사이즈나, 보조 패턴(12)이 배치되는 위치에 대해서는 후술한다.

도 4에 예시한 전사용 패턴에서는, 메인 패턴과, 보조 패턴이, 모두 X 방향으로, 동일한 피치(P1)로 배열되어 있지만, 그 위치는, 서로 1/2 피치씩, 어긋나서 배치되어 있다. 이와 같은 배치는 본 발명의 효과를 얻는 데 있어서, 유용이다.

슬릿부(13)는 전사용 패턴 내에서 노광광을 적어도 일부 투과시키는 부분이다. 슬릿부(13)는 노광광의 대표 파장광에 대한 투과율이 메인 패턴(11)이나 보조 패턴(12)보다 높은 부분이다. 슬릿부(13)는 투명 기판의 표면이 노출되어 이루어지는 투광부인 것이 바람직하다.

도 5 및 도 6은 보조 패턴의 배치예를 도시하는 평면도이다.

도 5 및 도 6에 부분적으로 도시된 바와 같이, 슬릿부(13)는 메인 패턴(11) 및 보조 패턴(12)을 둘러싸면서, 소정의 피치로 X 방향 및 Y 방향으로 배열되어 있다. 슬릿부(13)를 구성하는 제1 슬릿부(13a)와 제2 슬릿부(13b)는 전사용 패턴 내에서 격자 형상으로 배열됨으로써, 서로 교차하고 있다. 슬릿부(13)는 반드시 종횡이 직각으로 교차하는 것(도 5)에 한하지는 않고, 종횡이 이루는 각도가, 바람직하게는 90도±45도의 범위, 보다 바람직하게는 90도±30도의 범위에서 경사진 것이어도 된다(도 6).

즉, 슬릿부(13)는 폭 S1(㎛)을 갖고 일방향(도 5에서는 Y 방향)로 연장되는 띠 형상의 제1 슬릿부(13a)와, 폭 S2(㎛)를 갖고 타방향(도 3의 (a)에서는 X 방향)으로 연장되는 띠 형상의 제2 슬릿부(13b)를 갖는다. 제1 슬릿부(13a)와 제2 슬릿부(13b)는 서로 교차(도 5의 예에서는 수직으로 교차)하고 있다.

예를 들어, 메인 패턴의 긴 변을 따른 제1 슬릿부(13a)의 폭 S1(㎛)은 5∼20㎛, 메인 패턴의 짧은 변을 따른 제2 슬릿부(13b)의 폭 S2(㎛)는 10∼30㎛로 할 수 있다. 이와 같은 폭을 갖는 제1 슬릿부(13a) 및 제2 슬릿부(13b)를 포함하는 전사용 패턴에 의해, X 방향으로 폭 3∼20㎛, Y 방향으로 10∼30㎛ 등의 CF 개구를 구분하는 BM상을, 피전사체 상에 형성할 수 있다. 제1 슬릿부(13a)의 폭 S1과 제2 슬릿부(13b)의 폭 S2의 관계는 바람직하게는 S1≤S2이다. 도 5에 있어서는, 제2 슬릿부(13b)의 폭 S2가 제1 슬릿부(13a)의 폭 S1보다도 크게 되어 있다. 제2 슬릿부(굵은 슬릿부)(13b)에는, Y 방향으로 배열되는 메인 패턴(11)의 사이에, Y 방향으로 2개의 보조 패턴(12)을 배열하는 한편, 제1 슬릿부(가는 슬릿부)(13a)에는, X 방향으로 배열되는 메인 패턴(11)의 사이에, X 방향으로 1개의 보조 패턴(12)을 배치하고 있다.

특히 세폭의 제1 슬릿부에 대해서는, 0<Δ≤5 정도의 노광 바이어스 Δ(㎛)를 적용하여 마스크 패턴의 설계를 행할 수 있다. 여기서 「노광 바이어스 Δ」란, 노광에 사용하는 포토마스크의 패턴 치수와, 이것에 대응하여 피전사체 상에 형성되는 패턴 치수의 차(전자-후자)이다. 패턴이 세폭으로 됨에 따라서, 상기 노광 바이어스 Δ를 정의 값으로 하여, 패턴 설계를 행하는 것이 유용하다. 이때는, 노광 조건에 의한 해상성의 제약이나 마스크 패턴 가공의 난도 등을 고려하여 행할 수 있다.

여기서, 제1 슬릿부(13a)와 제2 슬릿부(13b)가 교차하는 영역에 있어서는, 이것에 근접하는 4개의 메인 패턴(11)의 4개의 코너부가 대향하고 있고, 이들 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형의 영역을 교차 영역(16)이라 하고 있다. 이 교차 영역(16)에 대해서는, 보조 패턴(12)의 무게 중심 G가 교차 영역(16) 내에 위치하도록, 보조 패턴(12)을 배치하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 교차 영역(16) 내에 보조 패턴(12)이 포함되도록[바꾸어 말하면, 교차 영역(16)으로부터 보조 패턴(12)이 비어져 나오지 않도록], 보조 패턴(12)을 배치하면 된다.

도 5의 배치예에서는, 메인 패턴(11)이 직사각형이며, 1개의 메인 패턴(11)이 외주에 4개의 코너부를 갖는 경우를 도시하고 있다. 1개의 메인 패턴(11)이 갖는 4개의 코너부는 모두 직각의 코너부로 되어 있다. 제1 슬릿부(13a)와 제2 슬릿부(13b)가 교차하는 교차 영역(16)은, 4개의 메인 패턴(11)의 서로 대향하는 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형의 교차 영역(16)으로 되어 있다. 이 교차 영역(16)은 Y 방향(세로)으로 S2, X 방향(가로)으로 S1의 사이즈를 갖는 직사각형의 영역이다. 보조 패턴(12)은 메인 패턴(11)으로부터 이격하여 배치되어 있다. 보조 패턴(12)은, 상술한 바와 같이, 보조 패턴(12)의 무게 중심 G가 교차 영역(16) 내에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 교차 영역(16) 내에 보조 패턴(12)이 포함되도록 배치하면 된다.

또한, 도 5의 배치예에서는, 1개의 교차 영역(16)에 2개의 보조 패턴(12)이 배치되어 있다. 각각의 보조 패턴(12)은 직사각형으로 형성되어 있다. 또한, 2개의 보조 패턴(12)은 1개의 교차 영역(16) 내에 서로 이격하여 배치되어 있다. 그리고, 보조 패턴(12)의 각각은, 가장 근접하는 2개의 메인 패턴(11)의 코너부의 정점으로부터 동일한 거리를 이격하여 배치되어 있다. 즉, 보조 패턴(12)이 갖는 무게 중심 G는, 이 보조 패턴(12)에 근접하는 2개의 메인 패턴(11)의 코너부(이 예에서는 직각의 코너부)의 정점으로부터, X 방향으로 등거리의 위치에 배치되어 있다. 여기에서는, 메인 패턴(11)이 X 방향으로 S1의 폭을 두고 배열되어 있기 때문에, 이 메인 패턴(11)의 배열 방향을 X 방향으로 한다.

한편, 도 6의 배치예에서는, 메인 패턴(11)이 평행사변형이며, 1개의 메인 패턴(11)이 외주에 4개의 코너부를 갖는 경우를 도시하고 있다. 1개의 메인 패턴(11)이 갖는 4개의 코너부 중, 2개의 코너부는 예각, 다른 2개의 코너부는 둔각으로 되어 있다. 이 경우도, 제1 슬릿부(13a)와 제2 슬릿부(13b)가 교차하는 교차 영역(16)은 4개의 메인 패턴(11)의 서로 대향하는 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형의 교차 영역(16)으로 되어 있다. 이 예에서도, 교차 영역(16)은 Y 방향(세로)으로 S2, X 방향(가로)으로 S1의 사이즈를 갖는 직사각형의 영역이다. 그리고, 이 예에서도 보조 패턴(12)은 메인 패턴(11)으로부터 이격하여 배치되어 있다. 또한, 보조 패턴(12)은 보조 패턴(12)의 무게 중심 G가 교차 영역(16) 내에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 교차 영역(16) 내에 보조 패턴(12)이 포함되도록 배치하면 된다. 또한, 교차 영역(16)은 반드시 직사각형은 아니고, 평행사변형이어도 된다.

또한, 도 6의 배치예에서는, 1개의 교차 영역(16) 내에 2개의 직사각형의 보조 패턴(12)이 서로 이격하여 배치되어 있다. 여기서, 2개의 보조 패턴(12)의 각각은, 가장 근접하는 2개의 메인 패턴(11)의 코너부의 정점으로부터, X 방향에서 등거리의 위치에는 배치되어 있지 않다. 즉, 보조 패턴(12)의 무게 중심 G는, 이 보조 패턴(12)에 근접하는 2개의 메인 패턴(11)의 코너부(예각의 코너부와 둔각의 코너부)를 X 방향에서 연결하는 직선의 중심 위치보다, 예각을 갖는 코너부의 측으로 약간 시프트하여 배치되어 있다. 이 시프트량은, X 방향에서 예각의 코너부측으로 U(㎛)로 되어 있다. 이에 의해, 보조 패턴(12)은 이것에 근접하는 2개의 메인 패턴(11)의 코너부 중, 둔각의 코너부를 갖는 메인 패턴(11)보다도, 예각의 코너부를 갖는 메인 패턴(11)에 대하여, 보다 가까운 거리로부터 광학적인 영향을 미친다.

단, 보조 패턴(12)의 위치를 시프트시키는 경우에 있어서도, 교차 영역(16) 내에 보조 패턴(12)의 무게 중심 G가 들어가는 것이 바람직하고[보다 바람직하게는, 교차 영역(16) 내에 보조 패턴(12)이 들어가는 것], 그 범위에서 보조 패턴(12)을 예각의 코너부측으로 X 방향에서 시프트시키는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같이 보조 패턴(12)의 무게 중심 G가 교차 영역(16) 내에 위치하도록, 교차 영역(16)에 보조 패턴(12)을 배치하는 경우, 1개의 교차 영역(16)에 배치하는 보조 패턴(12)의 개수에 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 1∼4개가 좋다. 또한, 1개의 교차 영역(16)에 배치하는 보조 패턴(12)의 개수는, 짝수인 것이 바람직하고, 2개 또는 4개로 하는 것이 적합하다. 보다 바람직하게는 2개이다. 이것은, 도 4에 도시한 바와 같이, 1개의 단위 패턴(여기서는 SP 단위 패턴)(14)당의 보조 패턴(12)의 개수, 혹은 1개의 메인 패턴(11)당의 보조 패턴(12)의 개수와 일치한다. 여기에서는, 1개의 단위 패턴(14)당 2개의 보조 패턴(12)을 갖는 패턴 디자인으로 표현할 수 있다. 혹은, X 방향에서 인접하는 2개의 메인 패턴(11)의 코너부에 대하여 1개의 보조 패턴(12)을 배치하고 있다고도 할 수 있다. 또한 바꾸어 말하면, 도 5의 교차 영역(16)을 획정하고 있는 4개의 코너부에 대해, 2개의 보조 패턴(12)을 배치하고, 해당 코너부의 전사에 영향을 미치고 있는 것으로 된다. 단, 이에 한하지 않고, 1개의 코너부에 1개의 보조 패턴(12)을 배치해도 된다.

또한, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 보조 패턴(12)은 X 방향으로 H1(㎛), Y 방향으로 H2(㎛)의 사이즈를 갖는다. 보조 패턴(12)의 사이즈 H1(㎛), H2(㎛)는, 바람직하게는 1≤H1≤S1, 1≤H2<0.5×S2이다. H1(㎛), H2(㎛)의 바람직한 범위는, 예를 들어 1≤H1≤6, 1≤H2≤3이다.

또한, 보조 패턴(12)과 메인 패턴(11)의 Y 방향의 이격 거리 V(㎛)는, 바람직하게는 0≤V<0.5×S2-H2이며, 보다 바람직하게는 0.5≤V<0.5×S2-H2이고, 더욱 바람직하게는 0.5≤V<0.25×S2-0.5×H2이다.

또한, 상기의 도 4, 도 5 및 도 6에 있어서는, 복수의 보조 패턴(12)을 모두 동일한 형상으로서 예시하였지만, 복수의 보조 패턴(12)은 반드시 동일한 형상은 아니어도 된다. 예를 들어, 1개의 단위 패턴(14)에 복수의 보조 패턴(12)이 포함되는 경우, 이들 복수의 보조 패턴(12)은 서로 형상이 상이한 것이어도 되고, 서로 사이즈가 상이한 것이어도 된다.

또한, 보조 패턴(12)은 포토마스크의 전사용 패턴을 근접 노광에 의해 피전사체 상에 전사하는 경우에, 피전사체 상에 해상되지 않는다. 즉, 보조 패턴(12)은 근접 노광하였을 때에, 독립된 전사상을 형성하지 않는다. 이것은, 보조 패턴(12)이 보조 패턴(12)이 갖는 광 투과율에 있어서, 해상 가능한 치수에 미치지 않는, 작은 치수를 갖고 있는 것에 의한다. 또한, 보조 패턴(12)은 상기의 근접 노광 시에 프록시미티 갭에 발생하는 노광광의 회절에 관여한다. 그리고, 종래의 포토마스크에서는, 메인 패턴의 전사상(광학상)에 있어서, 그 코너부가 광의 회절에 기인하여 라운딩을 띠어, 유효 면적률을 감소시키는 경향이 보였지만, 보조 패턴(12)은 이 경향을 억제한다. 본 발명자에 의한 시뮬레이션에서도, 보조 패턴(12)을 갖지 않는 전사용 패턴을 사용한 경우에는, 광학상에 있어서의 메인 패턴의 코너부 선단이 결락되거나, 그 메인 패턴의 외연이 내측으로 시프트하거나 하는(BM 폭이 커지는) 경향이 보였지만, 보조 패턴(12)을 갖는 전사용 패턴을 사용한 경우에는, 이들 경향이 억제되었다. 이 결과, 보조 패턴(12)을 갖는 경우에는, 이것을 갖지 않는 경우에 비해, 전사용 패턴의 광학상을 피전사체 상에 형성하였을 때의, 전사상(광학상)에 있어서의 메인 패턴의 유효 면적률이 높아진다. 이 유효 면적률은, 1개의 단위 패턴에 대응하는 전사상(광학상)에 있어서의, 메인 패턴의 유효 면적률을 의미한다.

여기서, 유효 면적률이란, 전사용 패턴을 피전사체 상에 노광하여 형성한 전사상(광학상)에 있어서, CF의 개구 형성에 사용된 광 강도 역치에 대응하는 등고선이 형성하는 폐곡선 내의 면적률이다. 따라서, 상기 유효 면적률을 높이는 것이 CF 개구율의 증가로 이어진다.

예를 들어, 피전사체에 전사되는 전사상에 있어서, 1개의 단위 패턴(14)에 있어서의 메인 패턴(11)의 유효 면적률은 47％ 이상, 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 52％ 이상이다. 이것은, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크를 사용하여 제조한 LCD에 있어서, 개구율이 높아, 보다 밝은 화상, 또는 소비 전력이 보다 작다는 성능에 공헌하는 것을 의미한다.

또한, 상기의 설명으로부터도 명백해지는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 「전사용 패턴」이란, 피전사체 상에 독립하여 해상되지 않는 보조 패턴을 포함하고, 전사를 위한 노광광의 조사를 받아, 피전사체 상의 광 강도 분포를 형성하는 포토마스크의 패턴을 말한다.

이 전사용 패턴은, 바람직하게는 피전사체(예를 들어 CF 기판) 상에 형성된 네가티브형의 감광 재료에 전사됨으로써, 입체적인 구성물(예를 들어 BM)을 형성하는 것이 가능하다. 또한 이 이외에도, 전사용 패턴은, BM에 다른 기능이 부가된(예를 들어 포토스페이서 등) 복잡한 입체 형상을 형성하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 포토마스크는, 근접 노광 방식의 노광 장치(프록시미티 노광 장치)에 의해 노광된다. 이 노광 장치는, 콜리메이션 앵글(도)을 0.5∼2.5, 보다 바람직하게는 1.0∼2.0 정도로 할 수 있다. 근접 노광에 있어서의 프록시미티 갭은, 포토마스크의 사이즈에 따라서 설정한다. 본 발명은 이 프록시미티 갭을, 예를 들어 30∼200㎛, 바람직하게는 40∼100㎛ 정도의 갭으로 할 때에, 효과가 현저하다. 또한, 노광광으로서는, 300∼450㎚의 파장 영역에 있는 광을 사용하는 것이 적합하고, 단일 파장의 광, 또는 브로드한 파장 영역을 갖는 광을 사용할 수 있다. 또한, 노광용의 광원으로서, i선, h선, g선 중 어느 것, 또는, 이들을 모두 포함하는 광원도 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명의 포토마스크에 적용하는 제1∼제3 투과 제어막의 재료는 공지의 것을 적용할 수 있다.

예를 들어, 어느 것의 투과 제어막이, 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 차광막인 경우에는, Cr, Ta, Zr, Si, Mo 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들의 단체 또는 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 특히, Cr 또는 Cr의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 투과 제어막의 재료로서는, 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그 화합물을 사용할 수 있다. 전이 금속 실리사이드의 화합물로서는, 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다.

또한, 예를 들어 제1 투과 제어막과 제2 투과 제어막을 동일한 재료를 포함하는 막으로 하고, 또한, 각각의 투과 제어막을 차광막으로 하는 경우에는, 상기로부터 선택한 막 재료를, 이들에 적용하면 된다.

또한, 제1∼제3 투과 제어막 중 어느 것을, 노광광의 일부를 투과하는 막(반투광막)으로 하는 경우, 그 막 재료는, 예를 들어 Cr, Ta, Zr, Si, Mo 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화 질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 특히, Cr의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.

그 밖의 반투광막 재료로서는, Si의 화합물(SiON 등), 또는 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그 화합물을 사용할 수 있다. 전이 금속 실리사이드의 화합물로서는, 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다.

또한, 예를 들어 제1 투과 제어막을 차광막, 제2 투과 제어막을 반투광막으로 하는 경우에는, 서로의 에칭제에 대하여 내성을 갖는 재료를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1 투과 제어막에 Cr을 함유하는 재료를 사용하고, 제2 투과 제어막에 Si를 함유하는 재료를 사용할 수 있다.

또한, 제1∼제3 투과 제어막 중, 복수의 투과 제어막의 막 재료를 공통의 에칭제에 의해 에칭 가능한 재료(예를 들어 Cr 함유막)로 하고, 필요에 따라서, 해당 재료와의 사이에서 에칭 선택성을 갖는 에칭 저지막을 사용해도 된다. 상세는 후술한다.

또한, 상기에 관련하여, 본 발명의 포토마스크를 얻기 위한 포토마스크 블랭크는 이하의 (1)∼(3) 중 어느 것의 구성으로 할 수 있다.

(1) 투명 기판 상에 차광막을 성막한 포토마스크 블랭크.

(2) 투명 기판 상에 반투광막 및 이것과 에칭 선택성을 갖는 차광막을 이 순서로 적층한 포토마스크 블랭크.

(3) 투명 기판 상에, 반투광막 및 이것과 공통의 에칭제로 에칭 가능한 차광막을 적층하고, 또한 그 중간(반투광막과 차광막 사이)에, 그들과 에칭 선택성을 갖는 에칭 저지막을 형성한 포토마스크 블랭크.

또한, 본 발명의 포토마스크는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 다른 광학막(예를 들어, 노광광 투과율이나 반사율, 위상 특성을 제어하는 막), 또는 기능막(예를 들어, 전하의 제어, 에칭성의 제어 등을 행하는 막), 혹은 이들에 의한 막 패턴을 더 갖고 있어도 된다.

<포토마스크의 제조 방법>

계속해서, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법에 대하여 설명한다.

상기 구성의 포토마스크는, 이하에 설명하는 방법에 의해 제조할 수 있다.

(포토마스크 블랭크 준비 공정)

먼저, 도 7의 (a)에 도시한 포토마스크 블랭크(20)를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크(20)는 투명 기판(21) 상에 제2 투과 제어막(22)과 제3 투과 제어막(23)을 순서대로 적층하여 형성하고, 또한 제3 투과 제어막(23) 상에 레지스트막(24)을 적층하여 형성한 것이다.

투명 기판(21)은 석영 유리 등의 투명 재료를 사용하여 구성할 수 있다. 투명 기판(21)의 크기나 두께에 제한은 없다. 포토마스크 블랭크(20)가 표시 장치의 제조에 사용되는 것이면, 한 변의 길이가 300∼1800㎜, 두께가 5∼16㎜ 정도인 사각형의 주면을 갖는 투명 기판(21)을 사용할 수 있다.

제2 투과 제어막(22)은, 바람직하게는 Si를 포함하는 막으로 하고, Si 화합물(SiON 등), 또는, MSi(M은 Mo, Ta, Ti 등의 금속)나 그 화합물(산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 막 재료를 선택할 수 있다. 여기에서는 일례로서, 제2 투과 제어막(22)을 반투광막으로 한다. 또한, 노광광의 대표 파장광에 대한 제2 투과 제어막(22)의 투과율 T2는, 예를 들어 40％로 한다.

제3 투과 제어막(23)은 Cr을 주성분으로 하는 막(Cr 또는 그의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등의 화합물)으로 한다. 즉, 제2 투과 제어막(22)과 제3 투과 제어막(23)은, 서로의 에칭제에 대하여 내성을 갖는, 소위 서로 에칭 선택성이 있는 막으로 한다. 여기에서는 일례로서 제3 투과 제어막(23)을 차광막으로 한다.

레지스트막(24)은 EB(electron beam) 레지스트, 포토레지스트 등을 사용하여 형성하는 것이 가능하다. 여기에서는 일례로서 포토레지스트를 사용하는 것으로 한다. 레지스트막(24)은 제3 투과 제어막(23) 상에 포토레지스트를 도포함으로써 형성할 수 있다. 포토레지스트는 포지티브형, 네가티브형 중 어느 것이어도 되지만, 여기에서는 포지티브형의 포토레지스트를 사용하는 것으로 한다.

(묘화 공정)

다음에, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(24)에 대하여 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화한다. 묘화를 위한 에너지선에는, 전자 빔이나 레이저 빔 등이 사용된다. 여기에서는 일례로서, 레이저 묘화기에 의한 레이저 빔(파장 410∼420㎚)을 사용하여 묘화를 행한다. 이 묘화 처리에서는, 상기 메인 패턴(11)에 대응하는 영역(24a)에는 도우즈(Dose)를 부여하지 않고, 상기 보조 패턴(12)과 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24b, 24c)에는 도우즈를 부여하도록 묘화한다. 또한, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)의 묘화는, 상대적으로 낮은 도우즈의 조사로 행하고, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)의 묘화는, 상대적으로 높은 도우즈, 즉 보조 패턴(12)보다도 높은 도우즈의 조사로 행한다. 이에 의해, 메인 패턴(11)에 대응하는 영역(24a)의 도우즈량은 실질적으로 제로로 된다. 또한, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)의 도우즈량은, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)의 도우즈량보다도 적어진다.

(현상 공정)

다음에, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 묘화 공정을 종료한 포토마스크 블랭크(20)의 레지스트막(24)을 현상한다. 이에 의해, 제3 투과 제어막(23) 상에는, 상기의 도우즈량의 차이에 따라서 복수 종류의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴(24p)이 형성된다. 즉, 레지스트 패턴(24p)에 있어서, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)의 레지스트 잔막 두께는, 메인 패턴(11)에 대응하는 영역(24a)의 레지스트 잔막 두께보다 작아진다. 또한, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)에는, 레지스트가 남지 않아, 제3 투과 제어막(23)의 표면이 노출된다.

(제1 에칭 공정)

다음에, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24p)을 마스크로 하여, 웨트 에칭을 행한다. 이 웨트 에칭에서는, 제3 투과 제어막(23)과 제2 투과 제어막(22)을 순차적으로 에칭에 의해 제거함으로써, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)에 투명 기판(21)의 표면을 노출시킨다. 여기서, 제3 투과 제어막(23)과 제2 투과 제어막(22)은 서로 에칭 선택성이 있는 막으로 되어 있기 때문에, 웨트 에칭제는, 각각의 막 재료에 맞추어 적절한 것을 순차적으로 적용한다.

(레지스트 감막 공정)

다음에, 도 8의 (e)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24p)을 소정의 두께분만큼 감막함으로써, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)에 제3 투과 제어막(23)의 새로운 표면을 노출시킨다. 레지스트 패턴(24p)의 감막은, 레지스트 패턴(24p)의 표면을 산화하여, 그 막 두께를 균일하게 저감시키는 처리에 의해 행한다. 이 처리에는, 플라즈마 애싱, 또는, 오존수 처리 등을 적용할 수 있다.

(제2 에칭 공정)

다음에, 도 8의 (f)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 감막 공정에서 감막 후의 레지스트 패턴(24p)을 마스크로 하여, 상기 새롭게 노출된 제3 투과 제어막(23)을 에칭한다. 이에 의해, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)에는, 제2 투과 제어막(22)의 표면이 노출된다.

(레지스트 박리 공정)

다음에, 도 8의 (g)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24p)을 박리한다. 이에 의해, 투명 기판(21) 상에는, 제2 투과 제어막(22) 상에 제3 투과 제어막(23)을 적층한 구성의 적층막을 포함하는 메인 패턴(11)이 형성됨과 함께, 제2 투과 제어막(22)의 단일막을 포함하는 보조 패턴(12)이 형성된다. 또한, 제2 투과 제어막(22) 상에 제3 투과 제어막(23)을 적층한 구성의 적층막은, 제1 투과 제어막에 상당한다.

이상의 제조 방법에 의해, 본 발명의 포토마스크가 완성된다.

이 제조 방법에 의하면, 제3 투과 제어막(23)과 제2 투과 제어막(22)이라는 2개의 광학막을 순차적으로 에칭하는 공정을 거쳐, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)을 포함하는 전사용 패턴이 형성된다. 이 전사용 패턴은, 1회만의 묘화 공정의 적용에 의해 얻어진다. 이에 의해, 복수회의 묘화 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 묘화 장치의 점유 시간을 단축할 수 있어, 생산 효율을 높일 수 있다. 또한, 이 제조 방법에서는, 복수회의 묘화에 수반되는 얼라인먼트 어긋남, 즉, 제3 투과 제어막(23)과 제2 투과 제어막(22)의 상호의 얼라인먼트 어긋남(예를 들어 0.2∼0.5㎛ 정도)이 발생하는 일이 없다. 이 때문에, 전사용 패턴의 각 부분의 치수, 즉 CD(Critical Dimension) 정밀도가 높은 포토마스크가 얻어진다. 특히, 본 발명의 포토마스크에 있어서는, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)의 위치 정밀도가 중요하기 때문에, 이 포토마스크의 제조에 상기 제조 방법을 적용하는 것은, 우수한 CD 정밀도가 얻어지는 점에서 유리하다.

계속해서, 제2 투과 제어막과 제3 투과 제어막 사이에 에칭 저지막을 갖는 포토마스크 블랭크를 사용하여, 본 발명의 포토 블랭크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

(포토마스크 블랭크 준비 공정)

먼저, 도 9의 (a)에 도시한 포토마스크 블랭크(20)를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크(20)는 투명 기판(21) 상에 제2 투과 제어막(22)과 에칭 저지막(25)과 제3 투과 제어막(23)을 순서대로 적층하여 형성하고, 또한 제3 투과 제어막(23) 상에 포지티브형의 레지스트막(24)을 적층하여 형성한 것이다.

투명 기판(21)은 석영 유리 등의 투명 재료를 사용하여 구성할 수 있다. 투명 기판(21)의 크기나 두께에 제한은 없다. 포토마스크 블랭크(20)가 표시 장치의 제조에 사용되는 것이면, 한 변의 길이가 300∼1800㎜, 두께가 5∼16㎜ 정도인 사각형의 주면을 갖는 투명 기판(21)을 사용할 수 있다.

제2 투과 제어막(22)은 Cr의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등으로부터 선택한 재료)을 포함하는 막으로서, 노광광의 대표 파장광에 대한 투과율 T2가 40％인 반투광막으로 한다.

에칭 저지막(25)은 Si를 포함하는 막으로 하고, Si 화합물(SiON 등) 또는, MSi(M은 Mo, Ta, Ti 등의 금속)나 그 화합물(산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 막 재료를 선택할 수 있다.

제3 투과 제어막(23)은 Cr의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등)을 포함하는 막으로서, 차광막으로 한다. 즉, 제2 투과 제어막(22)과 제3 투과 제어막(23)은, 서로 동일한 에칭제에 의해 에칭될 수 있는 막 재료를 포함한다. 이에 반해, 에칭 저지막(25)은 제2 투과 제어막(22) 및 제3 투과 제어막(23)과는 에칭 선택성을 갖는 재료를 포함한다.

(묘화 공정)

다음에, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(24)에 대해 레이저 묘화기를 사용하여 묘화를 행한다. 이때, 메인 패턴(11)에 대응하는 영역(24a)은 도우즈를 부여하지 않고, 보조 패턴(12)과 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24b, 24c)은 도우즈를 부여하도록 묘화한다. 또한, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)의 묘화는, 상대적으로 낮은 도우즈의 조사로 행하고, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)의 묘화는, 상대적으로 높은 도우즈, 즉 보조 패턴(12)보다도 높은 도우즈의 조사로 행한다. 이에 의해, 메인 패턴(11)에 대응하는 영역(24a)의 도우즈량은 실질적으로 제로로 된다. 또한, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)의 도우즈량은, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)의 도우즈량보다도 적어진다.

(현상 공정)

다음에, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 묘화 공정을 종료한 포토마스크 블랭크(20)의 레지스트막(24)을 현상한다. 이에 의해, 제3 투과 제어막(23) 상에는, 상기의 도우즈량의 차이에 따라서 복수 종류의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴(24p)이 형성된다. 즉, 레지스트 패턴(24p)에 있어서, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)의 레지스트 잔막 두께는, 메인 패턴(11)에 대응하는 영역(24a)의 레지스트 잔막 두께보다 작아진다. 또한, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)에는, 레지스트가 남지 않아, 제3 투과 제어막(23)의 표면이 노출된다.

(제1 에칭 공정)

다음에, 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24p)을 마스크로 하여, 웨트 에칭을 행한다. 이 웨트 에칭에서는, 제3 투과 제어막(23)과 에칭 저지막(25)과 제2 투과 제어막(22)을 순차적으로 에칭에 의해 제거함으로써, 슬릿부(13)에 대응하는 영역(24c)에 투명 기판(21)의 표면을 노출시킨다. 여기서, 제3 투과 제어막(23)과 에칭 저지막(25)은 서로 에칭 선택성이 있는 막으로 되어 있고, 또한, 제2 투과 제어막(22)과 에칭 저지막(25)도, 서로 에칭 선택성이 있는 막으로 되어 있다. 따라서, 웨트 에칭제는, 각각의 막 재료에 맞추어 적절한 것을 순차적으로 적용한다.

(레지스트 감막 공정)

다음에, 도 10의 (e)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24p)을 소정의 두께분만큼 감막함으로써, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)에 제3 투과 제어막(23)의 새로운 표면을 노출시킨다. 레지스트 패턴(24p)의 감막은, 레지스트 패턴(24p)의 표면을 산화하여, 그 막 두께를 균일하게 저감시키는 처리에 의해 행한다. 이 처리에는, 플라즈마 애싱, 또는, 오존수 처리 등을 적용할 수 있다.

(제2 에칭 공정)

다음에, 도 10의 (f)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 감막 공정에서 감막 후의 레지스트 패턴(24p)을 마스크로 하여, 상기 새롭게 노출된 제3 투과 제어막(23)을 에칭하고, 계속해서, 에칭 저지막(25)을 에칭한다. 이에 의해, 보조 패턴(12)에 대응하는 영역(24b)에는, 제2 투과 제어막(22)의 표면이 노출된다.

또한, 막이 갖는 광학 특성의 조정이 필요로 되지만, 에칭 저지막(25)을 제거하지 않고 잔존시켜, 에칭 저지막(25)과 제2 투과 제어막(22)의 적층에 의해, 상술한 「제2 투과 제어막」으로서 사용해도 상관없다.

(레지스트 박리 공정)

다음에, 도 10의 (g)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(24p)을 박리한다. 이에 의해, 투명 기판(21) 상에는, 제2 투과 제어막(22) 상에 에칭 저지막(25)과 제3 투과 제어막(23)을 적층한 구성의 적층막을 포함하는 메인 패턴(11)이 형성됨과 함께, 제2 투과 제어막(22)의 단일막을 포함하는 보조 패턴(12)이 형성된다. 또한, 제2 투과 제어막(22) 상에 에칭 저지막(25)과 제3 투과 제어막(23)을 적층한 구성의 적층막은, 제1 투과 제어막에 상당한다.

이상의 제조 방법에 의해, 본 발명의 포토마스크가 완성된다.

이 제조 방법에 의하면, 상술한 제조 방법과 마찬가지의 이점이 얻어진다. 즉, 제3 투과 제어막(23)과 제2 투과 제어막(22)이라는 2개의 광학막을, 에칭 저지막(25)과 함께 순차적으로 에칭하는 공정을 거쳐, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)을 포함하는 전사용 패턴이 형성된다. 이 전사용 패턴은, 1회만의 묘화 공정의 적용에 의해 얻어진다. 이에 의해, 복수회의 묘화 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 묘화 장치의 점유 시간을 단축할 수 있어, 생산 효율을 높일 수 있다. 또한, 이 제조 방법에서는, 복수회의 묘화에 수반되는 얼라인먼트 어긋남, 즉, 제3 투과 제어막(23)과 제2 투과 제어막(22)의 상호의 얼라인먼트 어긋남(예를 들어 0.2∼0.5㎛ 정도)이 발생하는 일이 없다. 이 때문에, 전사용 패턴의 각 부분의 치수, 즉 CD 정밀도가 높은 포토마스크가 얻어진다. 특히, 본 발명의 포토마스크에 있어서는, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)의 위치 정밀도가 중요하기 때문에, 이 포토마스크의 제조에 상기 제조 방법을 적용하는 것은, 우수한 CD 정밀도가 얻어지는 점에서 유리하다.

또한, 본 발명은 표시 장치의 제조 방법으로서 실현해도 된다. 그 경우, 표시 장치의 제조 방법은, 상기 구성의 포토마스크를 준비하는 공정과, 근접 노광 방식의 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하여, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 방법으로 된다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크 또는 그 제조 방법에 있어서, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)은 서로 동일한 재료를 포함하는 막이어도 되고, 서로 다른 재료를 포함하는 막이어도 된다. 또한, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)이 서로 다른 재료를 포함하는 막인 경우에도, 본 발명의 포토마스크는, 그 제조 방법에 있어서, 묘화 공정을 1회만으로 할 수 있다. 그 경우, 제조 과정에 있어서의, 메인 패턴(11)과 보조 패턴(12)의 얼라인먼트가 정밀하게 제어 가능하다. 그리고, 상기와 같이 2개의 메인 패턴(11)의 각각의 코너부로부터 보조 패턴(12)의 무게 중심 G까지의 직선 거리(도시하지 않지만, 예를 들어 K1과 K2로 함)를 정확하게 동일하게 할 수 있다. 예를 들어, K1-K2<0.1㎛로 할 수 있다.

또한, 액정 표시 장치 등의 설계에 따라서는, BM의 교차는 수직(90도)이라고는 할 수 없고, 45∼135도 정도의 각도로 경사진 격자 형상인 경우가 있고, 화소의 형상도, 직사각형에 한하지 않고, 평행사변형이나 그것을 복수 연결한 형상으로 되는 경우가 있다. 또한, 1개의 픽셀에 포함되는 R, G, B의 각 서브 픽셀 중 어느 것이, 다른 것과 상이한 형상이나 사이즈로 되는 경우도 있을 수 있지만, 이러한 패턴 디자인에 대해서도, 본 발명은 유효하게 효과를 발휘한다.

<실시예>

이하에, 본 발명에 따른 포토마스크를 사용하여, 피전사체 상에 형성되는 전사상에 대하여, 시뮬레이션에 의한 평가 결과를, 실시예로서 참고예와 함께 나타낸다.

(참고예)

시뮬레이션에서는, 먼저 도 11에 도시한 레퍼런스 패턴을 메인 패턴(11)으로 하고, 이것을 노광하였을 때의 광학상을 취득하였다. 이 메인 패턴(11)은 평행사변형이며, 그 코너부는, 예각측이 75도, 둔각측이 105도의 각도를 갖는다. 참고예는, 메인 패턴(11)만의 형태로 하고, 실시예는, 메인 패턴(11)에 보조 패턴(12)을 추가한 형태로 하였다. 그리고, 참고예와 실시예를 비교하였다.

또한, 패턴 사이즈는, 시장 동향으로서, BM의 일부에 4.5∼6㎛의 세선폭을 갖는 CF가 요구되고 있는 현황에 입각하여, 하기와 같이 하였다. 또한, 하기의 폭 S1, S2, 피치 P1, P2는 도 4∼도 6에서 설명한 바와 같다.

제1 슬릿부의 폭 S1=5㎛

제2 슬릿부의 폭 S2=18㎛

X 방향의 피치 P1=18㎛

Y 방향의 피치 P2=54㎛

이 사이즈의 패턴은, 예를 들어 470ppi의 액정 표시 장치에 상당하는 미세 패턴이다.

시뮬레이션 조건은 이하와 같다.

프록시미티 노광 장치(콜리메이션 앵글 1.5도)를 사용하여, 프록시미티 갭(Gap)을 50∼100㎛의 범위에서 변화시켰을 때, 피전사체 상에 형성되는 전사상을 취득한다. 노광광의 파장은 365㎚(i선)로 하였다.

도 12∼도 14는 참고예(도 11)의 레퍼런스 패턴에 의해 피전사체 상에 형성되는 광학상을 도시한다. 도 12의 (a)는 Gap=50㎛, 도 12의 (b)는 Gap=60㎛, 도 13의 (a)는 Gap=70㎛, 도 13의 (b)는 Gap=80㎛, 도 14의 (a)는 Gap=90㎛, 도 14의 (b)는 Gap=100㎛의 경우이다. 도면 중의 광학상에 나타나 있는 등고선과, 그 사이의 색의 농담은, 광학상의 광 강도의 분포를 의미한다. 광학상의 광 강도의 종류는, 도 11에 기재된 바와 같다. 참고예의 시뮬레이션 결과에서는, 비교적 작은 Gap(50㎛)에서도, 코너부의 라운딩, 혹은 코너부 선단의 결락 경향이 보이고, Gap가 커짐과 함께, 이 경향은 보다 강해지는 것을 알 수 있다.

(실시예 1)

실시예 1에서는, 상기 참고예와 마찬가지의 레퍼런스 패턴을 메인 패턴(11)으로 하고, 이 메인 패턴(11)에 도 15와 같은 보조 패턴(12)을 추가하였다. 이 보조 패턴(12)은 긴 변이 X=2.5㎛, 짧은 변이 Y=1.5㎛인 직사각형이며, 메인 패턴(11)과는 Y 방향으로 V=2.0㎛ 이격시켜 배치하였다. 또한, 보조 패턴(12)의 무게 중심 G는, 인접하는 메인 패턴(11)의 코너부를 연결하는 직선의 중심 위치로부터, 예각의 코너부측으로 U=0.5㎛만큼 시프트한 위치로 하였다. 또한, 보조 패턴(12)은 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 차광막에 의해 형성하였다.

상기 도 15에 도시한 보조 패턴(12)을 도입하였을 때의 광학상을 도 16∼도 18에 도시한다. 도 16의 (a)는 Gap=50㎛, 도 16의 (b)는 Gap=60㎛, 도 17의 (a)는 Gap=70㎛, 도 17의 (b)는 Gap=80㎛, 도 18의 (a)는 Gap=90㎛, 도 18의 (b)는 Gap=100㎛의 경우이다. 이 결과로부터, 실시예 1에 있어서는, 참고예(도 11)의 경우와 비교하여, 메인 패턴(11)의 코너부의 형상 열화가 억제되고, 코너부의 구석까지 메인 패턴 형상의 열화가 적은 것이 확인되었다. 특히, 광학상의 광 강도 50％ 이상을 나타내는 영역(도 16∼도 18에 도시한 각 광학상에 있어서, 색이 연한 쪽으로부터 3번째의 등고선 내)의 면적은, 도 12∼도 14에 도시한 참고예보다 상대적으로 큰 영역인 것이 확인되었다. 따라서, 실시예 1에 따르면, 적절한 노광광 강도를 선택함으로써, 참고예보다도 CF의 실효적인 개구를 크게 하는 것이 가능해진다.

(실시예 2)

실시예 2에서는, 상기 참고예와 마찬가지의 레퍼런스 패턴을 메인 패턴(11)으로 하고, 이 메인 패턴(11)에 도 19와 같은 보조 패턴(12)을 추가하였다. 이 보조 패턴(12)은 긴 변이 X=5.5㎛, 짧은 변이 Y=2.0㎛인 직사각형이며, 메인 패턴(11)과는 Y 방향으로 V=1.0㎛ 이격시켜 배치하였다. 또한, 보조 패턴(12)의 무게 중심 G는, 인접하는 메인 패턴(11)의 코너부를 연결하는 직선의 중심 위치로부터, 예각의 코너부측으로, U=0.5㎛만큼 시프트한 위치로 하였다. 또한, 보조 패턴(12)은 노광광(i선)에 대하여 투과율 T가 40％인 반투광막에 의해 형성하였다.

상기 도 19에 도시한 보조 패턴(12)을 도입하였을 때의 광학상을 도 20∼도 22에 도시한다. 도 20의 (a)는 Gap=50㎛, 도 20의 (b)는 Gap=60㎛, 도 21의 (a)는 Gap=70㎛, 도 21의 (b)는 Gap=80㎛, 도 22의 (a)는 Gap=90㎛, 도 22의 (b)는 Gap=100㎛의 경우이다. 이 결과로부터, 실시예 2에 있어서는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 메인 패턴(11)의 코너부의 형상 열화가 억제되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 2의 경우에는, 상기 실시예 1과 비교하여, 메인 패턴(11)의 코너부 부근의 등고선이, 보다 「밀」하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 노광량의 변동에 대한, 패턴 CD의 마진이 보다 큰 것을 의미한다. 또한, 실시예 2의 경우에는, 노광 시에 적용되는 광 강도가 보다 넓은 범위에서, 개선된 코너부 형상이 얻어지고 있기 때문에, 안정된 전사성을 확보할 수 있고, 수율의 향상도 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 1 및 실시예 2에 있어서는, 모두, 보조 패턴(12) 자체가 해상 패턴으로서 전사되는 일은 없다. 이것은, 그 투과율(실질적으로 제로인 경우를 포함함)에 따라서, 보조 패턴(12)이 노광에 의해 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖는 것을 의미한다.

또한, 실시예 1, 2에 있어서는, 상기 도 15 및 도 19에 도시한 바와 같이, 보조 패턴(12)으로서 직사각형의 패턴을 사용하였다. 한편, 보조 패턴(12)으로서, 상기 메인 패턴(11)과 마찬가지로 예각과 둔각의 코너부를 갖는 평행사변형의 패턴을 사용한 경우에도, 얻어지는 광학상의 개량 경향은, 직사각형의 패턴을 사용한 경우와 거의 마찬가지이었다.

(광학상의 유효 면적률의 비교)

상기 시뮬레이션 결과에 기초하여, 참고예, 실시예 1, 실시예 2의 광학상을 CF 기판 상에 형성하였을 때, 얻어지는 서브 픽셀의 개구율에 대응하는, 광학상의 유효 면적률을 구하였다.

여기서, 유효 면적률이란, 도 23에 도시한 바와 같이, 포토마스크의 전사용 패턴에 있어서의, SP 단위 패턴 면적(P1×P2)을 분모로 하고, 도 12∼도 14, 도 16∼도 18, 도 20∼도 22에 도시한, 각 등고선에 둘러싸인 면적을 분자로 하여 계산되는 것이다. 또한, 등고선의 일부가, 인접하는 서브 픽셀의 등고선과 연결되어 버리는 현상(이것은, BM의 단선에 대응함)이 발생한 경우에는, 해당 서브 픽셀은 제외하고 산정하였다.

도 24는 프록시미티 갭을 70㎛로 하였을 때의 광학상에 있어서의, 광 강도와 유효 면적률의 관계를 플롯한 도면이다. 이 도 24에 의하면, 광 강도를 50％ 이상으로 하면, 실시예 1(차광막에 의한 보조 패턴)이 참고예(보조 패턴없음)보다도 높은 유효 면적률을 나타내고, 유리한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 2(반투광막에 의한 보조 패턴)를 채용하면, 광 강도가 40∼60％인 광범위한 범위에서, 유효 면적률이 참고예를 상회하는 것이 명백하다. 또한, 이 산정은, 프록시미티 갭을 70㎛로 하였을 때의 것이지만, 프록시미티 갭을 변화시켜도 대략 마찬가지의 경향이 보였다.

또한, 참고예, 실시예 1, 실시예 2의 각각의 서브 픽셀 유효 면적률의 평균값(BM의 단선이 발생한 서브 픽셀을 제외함)은, 도 23의 표에 나타내는 바와 같이, 실시예 2가 가장 높고, 유리한 값으로 되었다. 이것은, 광학상의 광 강도가 60％ 이하인 등고선에 둘러싸인 부분의 면적이며, 또한, 프록시미티 갭이 50∼100㎛인 모든 경우에 얻어지는 유효 면적률의 평균값이다.

또한, 전사상에 대응하는 광 강도가 큰 경우(예를 들어 60％ 이상), 프록시미티 갭이 커지면(예를 들어 90㎛ 이상), 단선의 리스크가 점차 상승한다. 그러나, 이와 같은 리스크는, 보조 패턴을 채용한 실시예 1, 2에 있어서, 참고예보다도 증가하는 경향은 보이지 않았다.

이상에 의해, 본 발명의 포토마스크는, 프록시미티 노광 장치에 의한 노광에 의해, 상기 전사용 패턴의 광학상을 피전사체 상에 형성할 때, 상기 광학상에 있어서의 상기 메인 패턴의 유효 면적률이, 상기 보조 패턴을 갖지 않는 전사용 패턴을 사용하여 동일 노광 조건에 의해 형성하는 광학상에 있어서의 상기 메인 패턴의 유효 면적률에 비해 큰 것을 특징으로 하는 포토마스크인 것이 밝혀졌다.

그런데, 반투광성의 보조 패턴의 도입은, 상기한 바와 같이 우수한 효과를 가져오지만, 이 때문에 포토마스크의 생산 공정이 연장되는 것은 바람직하지 않다. 일반적으로, CF 기판의 생산 공정의 전반에 BM 제작이 필요하고, 이 과정을 단납기로 행하는 것이 유리하다. 이 점에서도, 본 발명의 상기 제조 방법을 적용하는 것의 의의는 크다.

11 : 메인 패턴
11a : 코너부
12 : 보조 패턴
13 : 슬릿부
16 : 교차 영역
20 : 포토마스크 블랭크
21 : 투명 기판
22 : 제2 투과 제어막
23 : 제3 투과 제어막
24 : 레지스트막
25 : 에칭 저지막

Claims (16)

1. 투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용의 포토마스크로서,
   상기 전사용 패턴은,
   규칙적으로 배열되는 복수의 메인 패턴과,
   상기 메인 패턴의 각각이 갖는 코너부의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴과,
   상기 메인 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 슬릿부
   를 포함하고,
   상기 메인 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고,
   상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖고,
   상기 슬릿부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어짐과 함께, 폭 S1(㎛)을 갖고 일방향으로 연장되는 띠 형상의 제1 슬릿부와, 폭 S2(㎛)를 갖고 상기 제1 슬릿부와 교차하는 제2 슬릿부를 포함하고,
   상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부가 교차하는 영역에, 4개의 상기 메인 패턴이 갖는 4개의 코너부가 대향하고, 상기 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형을 교차 영역으로 할 때, 상기 교차 영역 내에, 상기 보조 패턴의 무게 중심이 위치하도록, 상기 보조 패턴이 배치되고,
   상기 제1 투과 제어막은, 차광막으로 이루어지고,
   상기 제2 투과 제어막은, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전사용 패턴은, 단위 패턴이 규칙적으로 반복하여 배열되는 반복 패턴을 포함하는 포토마스크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 보조 패턴은, 도트 형상 또는 라인 형상을 갖고, 상기 메인 패턴 1개당 복수개 배치되는 포토마스크.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 메인 패턴은, 서로 평행한 한 쌍의 직선 사이에 끼워지는 띠 형상의 영역을 갖는 포토마스크.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 교차 영역 내에, 상기 보조 패턴이 포함되도록, 상기 보조 패턴이 배치되는 포토마스크.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 투과 제어막과, 상기 제2 투과 제어막은, 서로의 에칭제에 대하여 내성을 갖는 재료를 포함하는 포토마스크.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2 투과 제어막은, 상기 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광의 대표 파장광에 대하여 투과율 T2(％)를 갖고, 0≤T2≤60인 포토마스크.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 보조 패턴은 사각형인 포토마스크.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 투과 제어막은, 상기 제2 투과 제어막 상에, 제3 투과 제어막이 적층된 것인 포토마스크.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노광광의 대표 파장에 대한, 상기 제2 투과 제어막의 위상 시프트량은, ±90도의 범위 내인 포토마스크.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    네가티브형의 감광 재료에 전사하기 위한 포토마스크인 포토마스크.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    근접 노광 방식의 노광 장치에 의해, 300∼450㎚의 파장 영역에 있는 광을 사용하여 노광하기 위한 포토마스크인 포토마스크.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    컬러 필터 제조용 포토마스크인 포토마스크.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    S1≤S2이며, 또한 상기 제1 슬릿부는, 해당 제1 슬릿부에 대응하여 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴 치수에 대하여, 노광 바이어스 Δ(㎛)(단, 0<Δ≤5)를 적용한 치수를 갖는 포토마스크.
15. 투명 기판 상에, 피전사체 상에 전사하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
    상기 전사용 패턴이,
    규칙적으로 배열되는 복수의 메인 패턴과,
    상기 메인 패턴의 각각의 근방에, 상기 메인 패턴으로부터 이격하여 배치된 보조 패턴과,
    상기 메인 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 슬릿부
    를 포함하고,
    상기 메인 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제1 투과 제어막이 형성되어 이루어지고,
    상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에 제2 투과 제어막이 형성되어 이루어짐과 함께, 노광에 의해 상기 피전사체 상에 해상되지 않는 치수를 갖고,
    상기 슬릿부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어짐과 함께, 폭 S1(㎛)을 갖고 일방향으로 연장되는 띠 형상의 제1 슬릿부와, 폭 S2(㎛)를 갖고 상기 제1 슬릿부와 교차하는 제2 슬릿부를 포함하고,
    상기 제1 슬릿부와 상기 제2 슬릿부가 교차하는 영역에, 4개의 상기 메인 패턴이 갖는 4개의 코너부가 대향하고, 상기 4개의 코너부의 정점을 직선으로 연결하여 형성되는 사각형을 교차 영역으로 할 때, 상기 교차 영역 내에, 상기 보조 패턴의 무게 중심이 위치하도록, 상기 보조 패턴이 배치되고,
    상기 제1 투과 제어막은, 상기 제2 투과 제어막 상에 직접 또는 간접적으로, 제3 투과 제어막이 적층된, 차광막으로 이루어지고,
    상기 제2 투과 제어막은 반투광막으로 이루어지는, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
    상기 투명 기판 상에, 제2 투과 제어막, 제3 투과 제어막 및 레지스트막을 형성한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대하여 묘화와 현상을 행하여, 복수의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제3 투과 제어막 및 제2 투과 제어막을 순차적으로 에칭하는 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 소정의 두께분 감막하는 공정과,
    감막 후의 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 새롭게 노출된 상기 제3 투과 제어막을 에칭하는 공정
    을 포함하는 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법.
16. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
    근접 노광 방식의 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하여, 피전사체 상에 전사하는 공정
    을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.

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