TWI461753B - 光罩用基板、光罩、光罩用基板套組（ｓｅｔ）、光罩套組、光罩之製造方法及圖案轉印方法 - Google Patents

光罩用基板、光罩、光罩用基板套組（ｓｅｔ）、光罩套組、光罩之製造方法及圖案轉印方法 Download PDF

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Description

光罩用基板、光罩、光罩用基板套組(set)、光罩套組、光罩之製造方法及圖案轉印方法
本發明係關於一種光罩用基板、光罩、光罩用基板套組、光罩套組、光罩之製造方法及圖案轉印方法。
電腦或行動終端等中所含之液晶顯示裝置具有如下構造：於透光性基材上形成有TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)陣列(array)之TFT基板、與於透光性基材上形成有RGB(Red Green Blue，三原色)圖案之彩色濾光片貼合，且於其間封入有液晶。彩色濾光片(以下亦稱為CF，Color Filter)係藉由依序實施如下步驟而製造，即，於透光性基材之一主表面上形成構成色彩之邊界部之黑矩陣(black matrix)層的步驟，及向被黑矩陣層劃分之透光性基材之一主表面上形成紅濾光層、綠濾光層、藍濾光層等彩色濾光層(以下亦稱為色層)的步驟。上述TFT、彩色濾光片均可應用使用有光罩之光微影術而製造。
另一方面，於將光罩設置(set)於曝光機上進行圖案轉印時，光罩會因自重而略微撓曲，故而專利文獻1中記載有用以減輕該撓曲之曝光機之支持機構。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平9-306832號公報
液晶顯示裝置所要求之性能提昇之期待日益增強。尤其是行動終端等尺寸較小且必需高精細圖像之顯示裝置於若干方面均要求超出先前產品之性能。包括色彩之銳度(sharpness)(無色濁)、反應速度、解像性等。因為此種需要，而要求製造TFT或CF之光罩的圖案形成之精度勝於先前。
例如，於TFT形成用之光罩中，為了提高液晶顯示裝置之反應速度，而當對光罩形成圖案時必需使微細尺寸之線寬形成得較精緻，例如使TFT圖案本身變得微細、或將主TFT與微細之TFT組合而使用等。又，儘管TFT與CF重疊使用，但若光罩上之各者之圖案之座標精度與轉印時之定位未控制得極其精緻，則於兩者之間會產生位置偏移，從而有產生液晶之動作不良之風險。
另一方面，對於CF形成用之光罩而言，亦於以下方面依然存在問題。如上所述，黑矩陣層與色層重疊使用，但隨著較精緻地進行遮罩上之圖案形成，若因轉印時圖案面形狀之變動或差異等而產生座標偏移，則會產生色濁等不良狀況。
當使用光罩而於透光性基材上形成黑矩陣層或彩色濾光層時，最有利的是應用近接(近接式(proximity))曝光。其原因在於：與投影(投影式(projection))曝光相比曝光機之構造無需複雜之光學系統故裝置成本亦低，因而生產效率較高。然而，若應用近接曝光，則於轉印時難以實施畸變之修正，因此與投影曝光相比轉印精度易於劣化。
於近接曝光中，使形成有光阻膜之被轉印體與光罩之圖案面對向地保持，將圖案面朝向下方，自光罩之背面側照射光，藉此，將圖案轉印至光阻膜上。此時，於光罩與被轉印體之間設置有特定之微小間隔(近接間隙(proximity gap))。再者，光罩具有對形成於透明基板之主表面上之遮光膜進行特定之圖案化處理而形成之轉印用圖案。
一般而言，於將光罩設置於近接曝光用曝光機上之情形時，藉由曝光機之保持構件來保持形成有轉印用圖案之主平面上的、形成有轉印用圖案之區域(亦稱為圖案區域)之外側。此處，存在搭載於曝光機上之光罩因自身之重量而撓曲之情形，該撓曲可藉由曝光機之保持機構在某種程度上得到修正。例如，於專利文獻1之方法中，記載有如下內容：於自下方支撐光罩之保持構件之支持點之外側，自遮罩之上方施加特定壓之力。
然而，發明者等人發現：即便減輕因光罩之撓曲而造成之圖案轉印上之影響較有用，但若僅僅如此，尚不足以製造上述用途之精密之顯示裝置。例如判明：若進行上述近接曝光，則儘管光罩所具有之轉印用圖案之形成精度充分高且為基準範圍內，但依然有形成於被轉印體上之轉印圖案之重疊精度變得不充分，從而產生液晶顯示裝置之動作上之不良、或色濁等之可能性。隨著液晶顯示裝置之高精細化之推進，如此之圖案之重疊精度之劣化逐漸變得無法容許。
本申請案發明之目的在於當藉由近接曝光來將形成在光 罩上之轉印用圖案轉印至被轉印體上時使圖案之轉印精度提昇。尤其，目的在於當依序使用複數片光罩而轉印至同一被轉印體上時使圖案之重疊精度提昇。
根據本發明之第1態樣，提供一種光罩用基板，其係用於在主表面上形成轉印用圖案而形成光罩之光罩用基板，且上述主表面上之圖案區域之高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下。
根據本發明之第2態樣，提供如第1態樣之光罩用基板，其中於將在上述圖案區域內隔開特定之相隔距離P而等間隔地設定之各測量點相對於基準面之高度設為Z時，上述高度變動之最大值△Zmax為上述Z之最大值與最小值之差。
根據本發明之第3態樣，提供如第2態樣之光罩用基板，其中上述相隔距離P為5(mm)≦P≦15(mm)。
根據本發明之第4態樣，提供一種光罩之製造方法，其包含如下步驟，即，準備如第1~3中任一態樣之光罩用基板，於上述光罩用基板之主表面上形成光學膜，對上述光學膜實施圖案化，藉此形成轉印用圖案。
根據本發明之第5態樣，提供一種光罩，其係於主表面上形成有轉印用圖案者，且上述主表面上之圖案區域之高度變動之最大值△Zmax為 8.5(μm)以下。
根據本發明之第6態樣，提供如第5態樣之光罩，其中於將在上述圖案區域內隔開特定之相隔距離P等間隔地設定之各測量點相對於基準面之高度設為Z時，上述高度變動之最大值△Zmax為上述Z之最大值與最小值之差。
根據本發明之第7態樣，提供如第6態樣之光罩，其中上述相隔距離P為5(mm)≦P≦15(mm)。
根據本發明之第8態樣，提供如第5~第7中任一態樣之光罩，其係用於近接曝光。
根據本發明之第9態樣，提供如第5~第8中任一態樣之光罩，其於上述圖案區域內具有彩色濾光片製造用圖案。
根據本發明之第10態樣，提供一種圖案轉印方法，其將第5~第9中任一態樣之光罩設置於近接曝光用之曝光機上，而向被轉印體進行圖案轉印。
根據本發明之第11態樣，提供一種光罩用基板套組，其係包括用以將轉印至被轉印體上之轉印用圖案形成於主表面上而形成第1光罩之第1光罩用基板、及用以將與上述轉印用圖案重疊地轉印至上述被轉印體上之轉印用圖案形成於主表面上而形成第2光 罩之第2光罩用基板者，且將設定於上述第1光罩用基板之主表面上之圖案區域內的任意點M相對於基準面之高度設為Zm，將位於上述第2光罩用基板之主表面上之圖案區域內的與上述第1光罩用基板上之點M對應之位置的點N相對於上述基準面之高度設為Zn，當求出上述Zm與上述Zn之差Zd時，於上述圖案區域內，該Zd之最大值△Zdmax為17(μm)以下。
根據本發明之第12態樣，提供一種光罩套組，其係包括於主表面上形成有轉印至被轉印體上之轉印用圖案之第1光罩、及於主表面上形成有與上述轉印用圖案重疊地轉印至上述被轉印體上之轉印用圖案之第2光罩者，且將設定於上述第1光罩之主表面上之圖案區域內的任意點M相對於基準面之高度設為Zm，將位於上述第2光罩之主表面上之圖案區域內的與上述第1光罩上之點M對應之位置的點N相對於上述基準面之高度設為Zn，打報告求出上述Zm與上述Zn之差Zd時，於上述圖案區域內，該Zd之最大值△Zdmax為17(μm)以下。
根據本發明之第13態樣，提供一種圖案轉印方法，其使用近接曝光用之曝光機， 將如第12態樣之上述第1光罩所具有之轉印用圖案與如第12態樣之上述第2光罩所具有之轉印用圖案重疊地轉印至同一被轉印體上。
根據本申請案發明，於藉由近接曝光來將形成在光罩上之轉印用圖案轉印至被轉印體上時，可使圖案之轉印精度提昇。尤其是，於依序使用複數片光罩而轉印至同一被轉印體上時，可使圖案之重疊精度提昇。
 <本發明之一實施形態>
以下，對本發明之一實施形態進行說明。
(1)彩色濾光片之製造步驟
首先，一面參照圖1~圖3一面對於液晶顯示裝置等中使用之彩色濾光片之製造步驟進行說明。圖1係例示本實施形態之彩色濾光片之製造步驟之概略的流程圖。圖2(a)係例示於本實施形態之彩色濾光片之製造步驟中進行近接曝光之情況之側視圖，圖2(b)係其俯視圖。圖3(a)係例示本實施形態之光罩之平面構成之俯視圖，圖3(b)係例示其變形例之俯視圖。
如圖1所示，液晶顯示裝置用之彩色濾光片10係藉由依序實施如下步驟而製造，即，於透光性基材11之一主表面上形成構成色彩之邊界部之黑矩陣層12p的步驟(圖1(a)~(e))，及於被黑矩陣層12p劃分之透光性基材11之一主表面上形成紅濾光層14p、綠濾光層15p、藍濾光層16p 等彩色濾光層的步驟(圖1(f)~(j))。以下，對各步驟進行說明。
(黑矩陣層之形成)
首先，準備包含透光性樹脂或玻璃等之透光性基材11，於透光性基材11之一主表面上形成遮光材膜12，於遮光材膜12上形成光阻膜13(圖1(a))。
然後，將黑矩陣形成用之第1光罩100、及作為被轉印體之形成有遮光材膜12及光阻膜13之透光性基材11配置於近接曝光用之曝光機500內(圖1(b)、圖2)。
再者，如圖3(a)中之俯視圖所示，第1光罩100具有圖案區域133，該圖案區域133具有對形成於透明基板101之一主表面上之遮光膜進行特定之圖案化而形成之轉印用圖案112p(以下，除形成有轉印用圖案之區域以外，有時亦將所形成之預定區域設定為圖案區域133)。轉印用圖案112p之形狀例如形成為格子狀以形成黑矩陣層12p。又，於第1光罩100之透明基板101之一主表面上，在圖案區域133之外側且為構成透明基板101之主表面外周的相對向之兩邊之各者之附近，存在曝光機500之保持構件503所抵接之抵接面103。於抵接面103上，既可形成有遮光膜，亦可露出透明基板101之一主表面。
如圖2(a)所示，抵接面103藉由曝光機500之保持構件503分別自下方受到支持，藉此，第1光罩100以水平姿勢配置於曝光機500內。而且，第1光罩100所具有之轉印用圖案112p與形成於透光性基材11上之光阻膜13相對向，例如介 隔10 μm以上300 μm以內之近接間隙而配置。
第1光罩100與形成有遮光材膜12及光阻膜13之透光性基材11配置於近接曝光用之曝光機500內，分別完成位置對準之後，便使用光源501及照射系統502，自第1光罩100之背面側照射紫外線等光，介隔轉印用圖案112p而曝光光阻膜13，使光阻膜13之一部分感光(圖1(c)、圖2(a))。於曝光時，可使用i線~g線之光源。
然後，將第1光罩100、與形成有遮光材膜12及光阻膜13之曝光後之透光性基材11自曝光機500上取下。繼而，使光阻膜13顯影，形成部分地覆蓋遮光膜之光阻圖案13p(圖1(d))。
其次，將所形成之光阻圖案13p作為遮罩而對遮光材膜12進行蝕刻，於透光性基材11之一主表面上形成黑矩陣層12p(圖1(e))。形成黑矩陣層12p之後，便將光阻圖案13p除去。
(紅濾光層之形成)
繼而，於形成有黑矩陣層12p之透光性基材11之一主表面上，例如形成包含感光性樹脂材料之紅光阻膜14(圖1(f))。
然後，將紅濾光層形成用之第2光罩200、與作為被轉印體之形成有黑矩陣層12p及紅光阻膜14之透光性基材11，配置於近接曝光用之上述曝光機500內(圖1(g))。
再者，如圖3(a)中之平面構成所例示，於第2光罩200之透明基板201之一主表面上具有圖案區域233，該圖案區域 233具有將遮光膜加工成特定之轉印用圖案而形成之轉印用圖案212p。再者，轉印用圖案212p之形狀係形成為用以形成紅濾光層14p之形狀，成為與第1光罩100之轉印用圖案112p不同之形狀。又，於第2光罩200之透明基板201之一主表面上，在圖案區域233之外側且係構成透明基板201之外周的相對向之兩邊之各者之附近之區域，存在曝光機500之保持構件503所抵接之抵接面203。於抵接面203上，既可形成有遮光膜，亦可露出透明基板201之一主表面。
如圖2(a)所示，抵接面203藉由曝光機500之保持構件503分別自下方受到支持，藉此，第2光罩200以水平姿勢配置於曝光機500內。而且，第2光罩200所具有之轉印用圖案212p與形成於透光性基材11上之紅光阻膜14相對向，且介隔上述近接間隙而配置。
第2光罩200與形成有黑矩陣層12p及紅光阻膜14之透光性基材11配置於近接曝光用之曝光機500內，分別完成位置對準之後，便使用光源501及照射系統502，自第2光罩200之背面側照射紫外線等光，介隔轉印用圖案212p而曝光紅光阻膜14，使紅光阻膜14之一部分感光(圖1(h))。
然後，將第2光罩200與已曝光紅光阻膜14之透光性基材11自曝光機500上取下。繼而，使紅光阻膜14顯影並將多餘之紅光阻膜14除去，烘烤(bake)殘留之紅光阻膜14使其硬化，從而形成紅濾光層14p(圖1(i))。
(綠濾光層及藍濾光層之形成)
繼而，與紅濾光層14p之形成同樣地進行綠濾光層15p及 藍濾光層16p之形成，結束向被黑矩陣層12p劃分之透光性基材11之一主表面上形成紅濾光層14p、綠濾光層15p、藍濾光層16p等彩色濾光層的步驟(圖1(j))。
(ITO(Indium Tin Oxides，氧化銦錫)電極之形成)
雖未圖示，但其後，以覆蓋黑矩陣層12p、紅濾光層14p、綠濾光層15p、藍濾光層16p等彩色濾光層之上表面之方式形成ITO膜作為透明電極，結束彩色濾光片10之製造。
(2)關於圖案之轉印精度
如上所述，為了製造彩色濾光片，使用形成黑矩陣層12p、紅濾光層14p、綠濾光層15p、藍濾光層16p之光罩等，利用近接曝光進行複數次曝光。然而，若進行近接曝光，則儘管各光罩所具有之轉印用圖案之加工精度是否充分高且為基準範圍內，作為轉印用圖案之重疊之結果，亦會發現轉印精度變得不充分。
根據發明者等之銳意研究，判明：該轉印精度之劣化係由於各個光罩中之圖案區域之稍許之高度變動所引起的轉印座標變動而產生。進而，關於該轉印精度之劣化，判明：若不考慮因將複數個光罩之轉印圖案重疊於被轉印體上會使其放大，則存在對最終產品之機能造成影響之情形。圖4係例示於繼續進行近接曝光時圖案之轉印精度劣化之情況之示意圖，圖4(a)表示形成黑矩陣層之光罩100'之剖面放大圖，圖4(b)表示形成紅濾光層之光罩200'之剖面放大圖，圖4(c)表示於光阻膜13、14上轉印圖案之情 況。當然，其等亦可為用於形成其他層之光罩。
如圖4(c)所示，前提是自曝光機500介隔光罩100'、200'向光阻膜照射之曝光之光垂直地入射至光罩100'、200'之一主表面。然而，現實中無法完全地排除該入射角稍許傾斜之情形，存在傾斜特定之角度(例如θ)而入射之情形。於現實中，θ之上限為1度左右。於該情形時，因係傾斜地投影，故而轉印至光阻膜13、14上之圖案之位置對應於曝光之光之傾斜度θ之大小而於水平方向偏移特定量。於圖4(c)中，表示出曝光之光相對於光罩100'、200'之一主表面之法線傾斜角度θ而入射，從而圖案之轉印位置於水平方向僅偏移S0之情況。
即便產生上述轉印偏移，只要偏移量S0跨及光阻膜13、14之整面為固定，便幾乎不會對轉印精度之劣化造成影響。然而，根據發明者等之銳意研究可知：偏移量S0會根據透明基板101'、201'之一主表面之平坦度而局部地變化。而且，可知：隨著該偏移量S0之變動，會產生圖案之轉印精度之局部之劣化。尤其是發現，即便偏移量之局部之變動量於各光罩單體中分別為容許範圍內，但於依序使用複數片光罩而使圖案重疊時，只要特定之重疊位置上之變動方向相互不同(例如，於一光罩中以於特定之重疊位置處偏移量變大之方式變動，於另一光罩中以於該位置處偏移量變小之方式變動)，便存在重疊時之變動量之累積值局部地超出轉印精度之容許範圍之情形。
圖4(a)表示於轉印用圖案112p'內之透明基板101'之一主 表面上存在深度Zm之凹構造的光罩100'之剖面放大圖。如圖4(c)所示，於使用此種光罩100'進行近接曝光之情形時，形成於凹構造內之轉印用圖案112p'之高度位置(Z位置)與其他平坦區域之轉印用圖案112p'之高度位置(Z位置)相比，最大(於M點處)僅高出Zm。其結果，因曝光之光傾斜角度θ而產生之凹構造部分之偏移量S1與上述平坦部之偏移量S0相比局部地變大(S1>S0)。
另一方面，圖4(b)表示於轉印用圖案212p'內之透明基板201'之一主表面上存在高度Zn之凸構造的第2光罩200'之剖面放大圖。如圖4(c)所示，於使用此種第2光罩200'進行近接曝光之情形時，形成於凸構造上之轉印用圖案212p'之高度位置(Z位置)與其他平坦區域之轉印用圖案212p'之高度位置(Z位置)相比，最大(於N點處)僅低有Zn程度。其結果，因曝光之光傾斜角度θ而產生之凸構造部分之偏移量S2與上述平坦部之偏移量S0相比局部地變小(S2<S0)。
再者，上述圖案之轉印精度之劣化係因單獨地使用有1片光罩之1次近接曝光而產生之課題，但根據發明者等之銳意研究可知：尤其於依序使用複數片光罩對同一被轉印體進行近接曝光時，偏移量S0之變動會帶來更大影響，從而存在使圖案之轉印精度更加劣化之情形。即，例如圖4(c)所示，當存在於第1光罩100'上之凹構造與存在於光罩200'上之凸構造在垂直軸上重疊之情形時，繼續進行近接曝光，藉此，凹凸構造之部分中之黑矩陣層及紅濾光層的轉印用圖案之座標位置僅局部地最大偏移| S1-S2 | (=| -Zm-(+Zn)|‧tanθ)。即，即便作為單獨之光罩之座標精度為基準內，於構成重疊地使用轉印圖案之光罩套組(photomask set)的光罩中，亦必需考慮上述要素而進行加工或篩選。又，明確可知：於存在製造構成光罩套組之光罩之可能性的光罩用基板中，對其平坦度必需進行更嚴格之評估。
發明者等經過銳意研究後獲得如下發現，即，為了提昇進行近接曝光時之圖案之轉印精度，有效的是控制圖案區域內之透明基板之一主表面的高度變動。
根據應用了該發現之本實施形態，使用一種光罩用基板，其係用於在主表面上形成轉印用圖案而形成光罩之光罩用基板，且上述主表面上之圖案區域之高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下。
即，使用上述所謂之| -Zm-(+Zn)|之圖案區域內之最大值△Zmax為8.5 μm以下之光罩用基板。若超過該值，則存在因與用於在同一被轉印體上重疊曝光之光罩所具有之圖案區域之高度變動之組合，而使得被轉印體上產生之座標偏移超出容許範圍之情形。再者，關於此處所謂之座標偏移之容許範圍將於下文敍述。
本實施形態之光罩用基板可藉由透明基板之精密研磨，進而藉由基板之篩選而獲得。然而，若上述最大值之數值過度小，則於基板之表面加工時，有時會超出加工裝置之能力、或需要過多加工時間。從而，圖案區域內之最大值△Zmax較佳為1 μm以上。
於求出關於圖案區域內之任意點之相對於基準面之高度Z時，圖案區域之高度變動之最大值△Zmax可設定為其最大值與最小值之差。
再者，所謂任意點例如可以如下方式決定並進行基準化。即，可將於上述圖案區域內隔開特定之相隔距離P而等間隔地設定之點作為任意點。例如，針對於上述光罩用基板之圖案區域內以特定之相隔距離P(較佳為5 mm以上15 mm以下，例如10 mm)為間隔而沿XY方向繪製格子時之所有格子點將高度Z作為測量點時，可將其最大值與最小值之差設定為最大值△Zmax。
此處，高度Z可如下所述使用平面度測量機而測量，且可使用裝置所規定之基準面求出。再者，於測量圖案區域之各點之高度Z時，較佳為，於使光罩用基板鉛直而實質上排除因自重而彎曲之影響之狀況下進行測量。
藉由此種光罩用基板之平坦度控制，有以下之優點。
液晶顯示裝置之裝置圖案(device pattern)之微細化不斷推進。對於彩色濾光片中使用之黑矩陣(BM)而言，細線化之期望亦特別地強烈。先前10 μm左右便被認為足夠之BM寬度，最近被期待為8 μm或6 μm左右，製造技術之難度進一步變大。
例如，考慮欲形成6 μm之BM之情形(圖7(a))。當BM上重疊有色版時，一方(例如為BM。以下同樣)所容許之座標偏移之最大值為3 μm(圖7(b))。其原因在於：若色版彼此(例如紅(red)與藍(blue))之邊界超出BM之寬度，則會產生 色濁等不佳狀況。進而，若考慮到色版自身存在線寬誤差、及BM自身存在線寬誤差，則一方之座標偏移必需控制於(3 μm×1/2×1/2=)0.75 μm以內(圖7(c))。
然而，由於描繪裝置所具有之描繪再現性為0.15 μm左右，所以光罩基板側之容限(margin)為(0.75-0.15=)0.60 μm。此係因光罩引起之座標偏移之容許值(圖7(d))。
然而，光罩基板引起之座標偏移要因並不僅是由於光罩主表面之平坦度(高度變動)所引起。根據發明者等之研究可知，存在複數個因素，作為有意義者(作為因素無法無視者)，此外還有曝光機500之保持構件503與光罩之抵接所造成之轉印用圖案之畸變、或對應於圖案區域之第2主表面(背面)之形狀等要素。此處，第2主表面之形狀係與轉印用圖案之描繪時所產生之座標偏移有關，因而無法無視。
從而，為了將可容許之座標偏移量分配給上述主要3因素(圖7(e))，且使其滿足Cpk(Complex Process Capability index，製程能力指數)1.3，圖案區域之高度變動所引起之容許偏移量於單獨之光罩中必需設定為0.15 μm以內(從而，因2片光罩之組合而產生之偏移量為0.3 μm以內)(圖4(c)之S1-S2)。
如上所述，偏移量為[△Zmax‧tanθ]，θ之上限為1度，故而△Zmax‧tanθ≦0.15(μm)故△Zmax≦8.59(deg)， 作為高度變動之最大值△Zmax，只要以8.5 μm以下為基準，便可將該要素所引起之座標偏移抑制於不會對BM之性能造成影響之程度。
再者，更佳為圖案區域之高度變動之最大值△Zmax為7.5(μm)以下。於該情形時，可使黑矩陣線寬度變為5.5 μm左右之次期液晶顯示裝置之座標精度充足。
複數個測量點可於主表面之圖案轉印區域內，隔開特定之相隔距離P等間隔地設定。本實施形態之主要目的在於抑制圖案區域內之不均一之面形狀所引起的轉印時之座標精度之劣化，且若測量點之間隔距離過大，則所獲得之高度變動值之精度會下降。然而，光罩用之透明玻璃基板於經過精密研磨之階段除去了週期較小之凹凸，故而藉由以5 mm以上之相隔距離設定測量點，可獲得充分之高度變動曲線(profile)。具體而言，測量點之相隔距離可設定為5≦P≦15(mm)。例如，較佳為將10 mm寬度之格子之格子點作為測量點。
(3)光罩之製造方法
以下，一面參照圖5、圖6一面對本實施形態之光罩之製造方法進行說明。圖5係例示本實施形態之光罩之製造步驟之流程圖。圖6係例示藉由入射雷射光而測量平坦度之情況之示意圖。再者，於以下之說明中，係以製造黑矩陣形成用之第1光罩100之情形為例進行說明，但彩色濾光層形成用之第2~第4光罩之製造亦可與第1光罩100之製造同樣地進行。
(透明基板之準備及平坦度之檢查)
首先，準備作為光罩基板之透明基板101(圖5(a))。再者，亦如圖3(a)中之例示所示，透明基板101係俯視為長方形之板狀，其尺寸可設定為例如長邊L1為600~1400 mm、短邊L2為500~1300 mm、厚度T為6~13 mm左右。透明基板101例如可含有石英(SiO2 )玻璃或包含SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、RO、R2 O等之低膨脹玻璃等。於透明基板101之一主表面上，設置有上述轉印用圖案112p之形成預定區域。又，曝光機500保持構件503抵接於轉印用圖案112p之形成預定區域之外側且係處於構成透明基板101之外周的相對向之兩邊(於本實施形態中為長邊L1)之各者之附近的抵接面103。
透明基板101之主面(表面及背面)受到研磨而分別平坦且平滑地構成。透明基板101之一主表面之平坦度如上所述，以圖案區域之高度變動之最大值△Zmax成為8.5(μm)以下之方式進行精密研磨。或者，作為透明基板101，篩選滿足該基準者。
平坦度之測量係以如下方式進行。為了求出高度變動之最大值△Zmax，而測量各測量點之高度Z。於在主表面上決定複數個測量點時，各點之高度Z成為各測量點與基準面之距離。又，高度Z之面內差異成為上述高度變動。例如，於使用平面度測量器測量上述距離時，可將該測量器所具有之基準面作為上述基準面。例如，如圖6所示，可使用對支持區域內之一主表面入射雷射光之方法等來進行 檢查。例如可使用黑田精工公司製造之平面度測量機FFT-1500(註冊商標)或日本專利特開2007-46946號公報記載者等而進行。
圖8中例示出以此方式獲得之光罩用基板之圖案區域內之高度變動的輪廓。
作為測量點，如上所述，設定為跨及圖案區域之整體，作為相隔距離P(較佳為5 mm以上15 mm以下，例如10 mm)間隔之格子點，而獲得所有測量點之高度Z。然後，求出高度變動之最大值△Zmax。此時，即便僅將△Zmax為8.5 μm以下之光罩組合起來曝光於同一被轉印體上，圖案區域之高度變動所引起之座標精度之劣化實質上亦不會成為問題。另一方面，即便超過8.5 μm之情形時，只要組合使用之其他光罩之高度變動之情況相同，則亦可作為遮罩套組而使用。關於該點將於下文敍述。
(遮光膜及光阻膜之形成)
繼而，於透明基板101之主表面上，形成例如以Cr為主要成分之遮光膜112(圖5(b))。遮光膜112例如可藉由濺鍍(sputtering)或真空蒸鍍等方法形成。遮光膜112之厚度為足以遮蔽曝光機500之照射光之厚度，例如可設定為90~140nm左右。再者，於遮光膜112之上表面，較佳為形成例如以CrO等為主要成分之抗反射層。又，遮光膜112亦可不形成於抵接面103上。
其次，於遮光膜112上形成光阻膜113(圖5(b))。光阻膜113可藉由正(positive)型光阻材料或負(negative)型光阻材 料而構成。於以下之說明中，光阻膜113設定為由正型光阻材料形成者。光阻膜113例如可藉由旋塗法(spin coating)或狹縫塗佈法(slit coating)等方法形成者。
(圖案化步驟)
繼而，藉由雷射描繪機等對光阻膜113進行描繪曝光，使光阻膜113之一部分感光。其後，藉由噴霧(spray)方式等方法將顯影液供給至光阻膜113而使其顯影，形成覆蓋遮光膜112之一部分的光阻圖案113p(圖5(c))。
然後，將所形成之光阻圖案作為遮罩，來對遮光膜112之一部分進行蝕刻。遮光膜112之蝕刻可藉由將鉻(chrome)用蝕刻液利用噴霧方式等方法供給至遮光膜112上而進行。其結果，於透明基板101之一主表面上，形成由遮光膜112圖案化而形成之轉印用圖案112p(圖5(d))。繼而，將光阻圖案113p除去而結束第1光罩100之製造(圖5(e))。
再者，上述平坦度之測量亦可於光罩形成後進行。方法可與上述相同。
<本發明之其他實施形態>
於上述實施形態中，對使用滿足高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下之必要條件之光罩用基板的情形進行了說明。然而，本發明並不限定於上述實施形態，可使用如下所述之光罩用基板套組。
即，可使用一種光罩用基板套組，其係包括用以將轉印至被轉印體上之轉印用圖案形成於主表面上而形成第1光罩之 第1光罩用基板、及用以將與上述轉印用圖案重疊地轉印至上述被轉印體上之轉印用圖案形成於主表面上而形成第2光罩之第2光罩用基板者，且將設定於上述第1光罩用基板之主表面上之圖案區域內的任意點M相對於基準面之高度設為Zm，將位於上述第2光罩用基板之主表面上之圖案區域內的、與上述第1光罩用基板上之點M對應之位置的點N相對於上述基準面之高度設為Zn，當求出上述Zm與上述Zn之差Zd時，於上述圖案區域內，該Zd之最大值△Zdmax為17(μm)以下。
藉此，可製造座標精度優異之液晶顯示裝置等。即，即便於光罩用基板單體中不滿足「高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下」之基準，當複數個光罩用基板套組獲得上述高度變動之輪廓時，即，藉由將複數個高度變動之情況共通之光罩用基板組合起來而滿足「作為套組之高度變動之最大值△Zdmax為17(μm)以下」之基準時，亦可將該等光罩用基板作為用於將圖案重疊在同一被轉印體上之光罩用基板套組而良好地使用。
例如圖9所示，對於欲將轉印圖案重疊曝光於同一被轉印體上之第1光罩100'用基板、及第2光罩200'用基板，除至少任一者滿足「高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下」之基準之情形以外，例如，當兩者之圖案面均為凹形狀時，可設作為該等光罩用基板套組之「高度變動之最大 值△Zdmax為17 μm以下」。此係依據如下之說明而成立，即，圖案區域之高度變動所引起之容許偏移量於單獨之光罩中為0.15 μm以內(從而，因2片光罩之組合而產生之偏移量為0.3 μm以內)(圖4(c)之S1-S2)。即，只要知曉成組之對象之光罩之平坦度輪廓，則即便各別光罩之高度變動之最大值△Zmax超過8.5 μm亦被容許。藉此，可緩和光罩用基板單體之平坦度之要求基準，可不使座標精度劣化而降低光罩之生產成本。
再者，於上述說明中所謂同一被轉印體係指積層欲圖案化之薄膜者、或於圖案化之過程中積層者，且係使各個光罩所具有之轉印圖案之位置對準，成為依序重疊地轉印之對象者。例如，可將黑矩陣或色版用之光罩依序重疊而轉印至被轉印體上藉此製造彩色濾光片、或進而於其上重疊薄膜電晶體用光罩而轉印至被被轉印體上藉此製造液晶顯示裝置。再者，被轉印體亦包括塗佈有成為用以圖案化之遮罩的光阻膜之狀態者。
求出構成光罩用基板套組之第1光罩100'用基板與第2光罩200'用基板之高度之差(Zd=| -Zm-(-Zn)|)之最大值△Zdmax之方法可與上述相同。
即，於第1光罩100'用基板上，設定複數個測量點M1、M2、M3...。該測量點M1...係於第1光罩100'用基板上之圖案區域內等間隔地設定有複數個。例如，可設定為於該圖案區域內，以特定間隔(例如10 mm)，沿XY方向繪製格子時之格子點。而且，關於M1、M2、M3...，獲得相對於基 準面之高度Zm1、Zm2、Zm3...之值。另一方面，於第2光罩200'用基板上，亦同樣地，當在與第1光罩100'用基板對應之位置處設定格子點N1、N2、N3...時，獲得相對於該等之基準面之高度Zn1、Zn2、Zn3...。然後，可根據位於對應之位置處的兩基板之高度之差(Zd=| -Zm-(-Zn)|)而求出最大值△Zdmax。
又，於分別將轉印圖案形成在該等光罩用基板上而製成之光罩群中，亦可進行與上述相同之評估。故而，本發明可與本實施形態同樣地使用如下所述之光罩套組。
即，可使用一種光罩套組，其係包括於主表面上形成有轉印至被轉印體上之轉印用圖案之第1光罩、及於主表面上形成有與上述轉印用圖案重疊地轉印至上述被轉印體上之轉印用圖案之第2光罩者，且將設定於上述第1光罩之主表面上之圖案區域內的任意點M相對於基準面之高度設為Zm，將位於上述第2光罩之主表面上之圖案區域內的與上述第1光罩上之點M對應之位置之點N相對於上述基準面之高度設為Zn，當求出上述Zm與上述Zn之差Zd時，於上述圖案區域內，該Zd之最大值△Zdmax為17(μm)以下。
再者，於上述光罩用基板套組及光罩套組中，更佳為△Zdmax為15(μm)以下。
進而，於本實施形態中，可執行使用有該等光罩套組之 轉印方法。即，使用近接曝光用之曝光機，將第1光罩所具有之轉印用圖案與第2光罩所具有之轉印用圖案重疊地轉印至同一被轉印體上。藉此，可獲得座標精度優異之液晶顯示裝置等電子裝置。
<本發明之其他實施形態>
以上，對本發明之實施形態具體地進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離其宗旨之範圍內進行各種變更。
例如，黑矩陣層12p並不限於以Cr等金屬材料為主要成分之情形，亦可由具有遮光性之感光性樹脂等所形成。於使用感光性樹脂之情形時，黑矩陣層12p可如彩色濾光層般，藉由依序實施曝光、顯影、烘烤而形成。
進而，於上述實施形態中，對於使用對石英等進行研磨而製成之透明玻璃基板作為光罩用基板之情形進行了說明，但本發明並不限定於該形態。例如，作為光罩用基板，於使用在該透明玻璃基板上形成有光學膜或光阻膜等任一者之光罩基底、或使用在該光罩上形成特定之轉印圖案之步驟中之光罩中間體等之情形時，本發明亦可較佳地應用。
藉由本發明，可於形成轉印用圖案之前，自透明基板之階段起對於重疊轉印中使用之各光罩用基板之轉印性能進行評估。又，可自圖案區域之高度變動之分析起，分別使用各個光罩之性能評估、及組合使用之光罩套組之性能評估，而提供量產上之優點(advantage)。該優點並不限於彩 色濾光片，對於薄膜電晶體或有機EL等可應用近接曝光之產品之製造亦可有效地利用。
11‧‧‧透光性基材
12‧‧‧遮光材膜
13‧‧‧光阻膜
100‧‧‧第1光罩
101‧‧‧透明基板(第1光罩用基板)
103‧‧‧抵接面
112p‧‧‧轉印用圖案
133‧‧‧圖案區域
200‧‧‧第2光罩
201‧‧‧透明基板(第2光罩用基板)
203‧‧‧抵接面
212p‧‧‧轉印用圖案
233‧‧‧圖案區域
500‧‧‧曝光機
501‧‧‧光源
502‧‧‧照射系統
503‧‧‧支持構件
圖1(a)~(j)係例示本實施形態之彩色濾光片之製造步驟之概略的流程圖。
圖2(a)係例示於本實施形態之彩色濾光片之製造步驟中進行近接曝光之情況的側視圖，圖2(b)係其俯視圖。
圖3(a)係例示本實施形態之光罩之平面構成之俯視圖，圖3(b)係例示其變形例之俯視圖。
圖4係例示於重疊地轉印圖案之被轉印體上圖案之轉印精度劣化之情況之示意圖，圖4(a)表示形成黑矩陣層之第1光罩之剖面放大圖，圖4(b)表示形成紅濾光層之第2光罩之剖面放大圖，圖4(c)表示向光阻膜轉印圖案之情況。
圖5(a)~(e)係例示本實施形態之光罩之製造步驟的流程圖。
圖6係例示藉由斜入射雷射光而測量平坦度之情況的示意圖。
圖7(a)~(f)係表示光罩之重疊與座標偏移之關係之圖。
圖8係例示主表面之平坦度輪廓之圖。
圖9係例示於重疊地轉印圖案之被轉印體上圖案之轉印精度劣化之情況的示意圖，圖9(a)係表示特定之平坦度傾向之第1光罩之剖面放大圖，圖9(b)係表示與第1光罩同一平坦度傾向的第2光罩之剖面放大圖，圖9(c)係表示出向光阻膜轉印圖案之情況。
11‧‧‧透光性基材
12‧‧‧遮光材膜
13‧‧‧光阻膜
100‧‧‧第1光罩
101‧‧‧透明基板
103‧‧‧抵接面
112p‧‧‧轉印用圖案
500‧‧‧曝光機
501‧‧‧光源
502‧‧‧照射系統
503‧‧‧保持構件

Claims (13)

  1. 一種光罩用基板，其特徵在於：其係用於在主表面上形成轉印用圖案而形成光罩者，且上述主表面上之圖案區域之高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下。
  2. 如請求項1之光罩用基板，其中於將在上述圖案區域內隔開特定之相隔距離P而等間隔地設定之各測量點相對於基準面之高度設為Z時，上述高度變動之最大值△Zmax為上述Z之最大值與最小值之差。
  3. 如請求項2之光罩用基板，其中上述相隔距離P為5(mm)≦P≦15(mm)。
  4. 一種光罩之製造方法，其特徵在於包含如下步驟，即，準備如請求項1至3中任一項之光罩用基板，於上述光罩用基板之主表面上形成光學膜，對上述光學膜實施圖案化，藉此形成轉印用圖案。
  5. 一種光罩，其特徵在於：其係於主表面上形成有轉印用圖案者，且上述主表面上之圖案區域之高度變動之最大值△Zmax為8.5(μm)以下。
  6. 如請求項5之光罩，其中於將在上述圖案區域內隔開特定之相隔距離P而等間隔地設定之各測量點相對於基準面之高度設為Z時，上述高度變動之最大值△Zmax為上述Z之最大值與最小值之差。
  7. 如請求項6之光罩，其中上述相隔距離P為5(mm)≦P≦ 15(mm)。
  8. 如請求項5至7中任一項之光罩，其係用於近接曝光。
  9. 如請求項5至7中任一項之光罩，其於上述圖案區域內具有彩色濾光片製造用圖案。
  10. 一種圖案轉印方法，其特徵在於將如請求項5至7中任一項之光罩設置於近接曝光用之曝光機上，而向被轉印體進行圖案轉印。
  11. 一種光罩用基板套組，其特徵在於：其係包括用以將轉印至被轉印體上之轉印用圖案形成於主表面上而形成第1光罩之第1光罩用基板、及用以將與上述轉印用圖案重疊地轉印至上述被轉印體上之轉印用圖案形成於主表面上而形成第2光罩之第2光罩用基板者，且將設定於上述第1光罩用基板之主表面上之圖案區域內的任意點M相對於基準面之高度設為Zm，將位於上述第2光罩用基板之主表面上之圖案區域內的與上述第1光罩用基板上之點M對應之位置的點N相對於上述基準面之高度設為Zn，當求出上述Zm與上述Zn之差Zd時，於上述圖案區域內，該Zd之最大值△Zdmax為17(μm)以下。
  12. 一種光罩套組，其特徵在於：其係包括於主表面上形成有轉印至被轉印體上之轉印用圖案之第1光罩、及於主表面上形成有與上述轉印用圖案重疊地轉印至上述被轉印體上之轉印用圖案之第2光罩者，且 將設定於上述第1光罩之主表面上之圖案區域內的任意點M相對於基準面之高度設為Zm，將位於上述第2光罩之主表面上之圖案區域內的與上述第1光罩上之點M對應之位置的點N相對於上述基準面之高度設為Zn，當求出上述Zm與上述Zn之差Zd時，於上述圖案區域內，該Zd之最大值△Zdmax為17(μm)以下。
  13. 一種圖案轉印方法，其特徵在於：使用近接曝光用之曝光機，將如請求項12之上述第1光罩所具有之轉印用圖案與如請求項12之上述第2光罩所具有之轉印用圖案重疊地轉印至同一被轉印體上。
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