TWI495929B - 光罩之製造方法、圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法 - Google Patents

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Description

光罩之製造方法、圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法
本發明係關於一種例如用於液晶顯示裝置等平板顯示器(Flat Panel Display：以下稱為「FPD」)等之製造的光罩之製造方法、圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法。
目前，作為液晶顯示裝置所採用之方式，有VA(垂直對準，Vertical Alignment)方式及IPS(共平面切換，In Plane Switching)方式等。藉由應用該等方式可提供液晶之反應較快且提供充分之視角的優異動態圖像。又，藉由於應用該等方式之液晶顯示裝置之像素電極部使用透明導電膜之線與空間之圖案，即使用線與空間圖案(line and space pattern)，可實現響應速度及視角之改善。
近年來，為了進而提高液晶之響應速度及視角而對將線與空間圖案之線寬(CD(Critical Dimension，臨界尺寸))微細化之像素電極有著需求(needs)(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-206346號公報
通常，為了形成液晶顯示裝置之像素部等之圖案而實施光微影步驟。於光微影步驟中，於對形成於所蝕刻之被加工體上之抗蝕膜，使用光罩轉印特定之圖案，並使該抗蝕 膜顯影而形成抗蝕圖案之後，將該抗蝕圖案作為遮罩進行被加工體之蝕刻。
例如，於上述液晶顯示裝置中，存在使用於透明導電膜上形成有線與空間圖案者(梳型像素電極等)之情形，而作為用於形成其之光罩，使用所謂之二元遮罩(binary mask)。二元遮罩係藉由將形成於透明基板上之遮光膜圖案化而包括遮住光之遮光部(黑色)以及透過光之透光部(白色)之雙階光罩。於使用二元遮罩形成線與空間圖案之情形時，係使用將形成於透明基板上之線圖案(line pattern)於遮光部形成且將空間圖案(space pattern)於透光部形成的二元遮罩。
此處，要求較先前更微細地形成此種線與空間圖案之間距寬度。例如，於VA方式之液晶顯示裝置中，若將透明導電膜之像素電極之間距寬度微細化，則可獲得如下優點：於液晶顯示裝置中透過率提高，可降低背光之照度且獲得明亮之圖像；或者可提高圖像之對比度。再者，由於間距寬度為線寬與空間寬度之合計值，因此若將間距寬度微細化，則可將線及/或空間之寬度微細化。
又，於VA方式以外之方式中，例如於IPS方式中，亦非常期待可形成微細化之線與空間圖案。進而，於上述用途之外亦要求顯示裝置之配線圖案等使用較先前更微細之線與空間圖案。
然而，於減小形成於光罩中之線與空間圖案之間距寬度方面，存在以下課題。於經由光罩之線與空間圖案而向形 成於被加工體上之抗蝕膜照射光罩之透過光之情形時，若間距寬度較小，則與此對應，光透過之空間寬度較小，進而，光之繞射之影響變顯著。其結果為，照射至抗蝕膜之透過光之光強度之明暗之振幅減小，且照射至抗蝕膜之合計透過光量亦減少。於由正(positive)型抗蝕劑形成抗蝕膜之情形時，該抗蝕膜藉由光照射而反應，從而該抗蝕膜之溶解性提高，該部分藉由顯影液而除去，但是，照射至欲除去之部分之光量減少意味著無法獲得所需之圖案寬度。
進而，作為光罩之轉印用圖案而形成之線與空間圖案之尺寸設計必須考慮下述側向蝕刻(side etching)寬度。即，於對被加工體進行蝕刻加工時，必須考慮因側向蝕刻而產生之線部之尺寸減少部分，並預先將與該減少部分相當之尺寸附加至光罩之線圖案(於本申請案中，將該附加部分稱為「側向蝕刻寬度」，詳情於以下敍述)。尤其於應用濕式蝕刻(wet etching)之情形時不可忽略該尺寸變化部分。
再者，由此而應附加之尺寸即便間距寬度較小其亦為同等，故伴隨線與空間圖案微細化而間距寬度減少，轉印用圖案之開口面積減少。即，下述轉印用圖案之空間寬度MS 相對於線寬ML 之比例(MS /ML )減小。
因為此種理由，若使用具有微細之線與空間圖案之光罩進行曝光，則到達至被加工體之透過光之光量降低而光強度分佈平坦化。而且，即便使抗蝕膜顯影，亦無法形成作為用於蝕刻被加工體之遮罩的抗蝕圖案。換言之，因為線與空間之間距寬度之減少而無法獲得充分之解像度。
使用圖1~圖3說明該點。
圖1係例示光罩100'所包括之轉印用圖案102p'之平面放大圖。轉印用圖案102p'係藉由將形成於透明基板101'上之例如遮光膜或半透光膜等光學膜圖案化而形成。圖2係表示使用圖1所例示之光罩100'之顯示裝置之製造步驟之一步驟之概略圖。於圖2中，(a)係表示經由光罩100'向抗蝕膜203照射曝光光之情況，(b)係表示使經曝光之抗蝕膜203顯影而形成抗蝕圖案203p之情況，(c)係表示將抗蝕圖案203p用作遮罩而對被加工體(形成於基板201上之圖案化對象薄膜)202進行濕式蝕刻從而形成膜圖案202p之情況，(d)係表示將抗蝕圖案203p剝離之情況。又，圖3係表示伴隨圖1所例示之轉印用圖案102p'之間距寬度P之微細化而產生抗蝕劑除去不良之情況之概略圖。
圖1係例示作為轉印用圖案102p'而形成之間距寬度P為8 μm之線與空間圖案之平面放大圖。此處，側向蝕刻寬度α為0.8 μm。即，於圖2(b)~圖2(c)中對被加工體202進行濕式蝕刻時，被加工體202自作為蝕刻遮罩之抗蝕圖案203p之側面側起與蝕刻液接觸，接受所謂之側向蝕刻，因此而產生之尺寸變化部分為0.8 μm(各單側為0.4 μm)。即，計入(假定)蝕刻製程中之0.8 μm程度之線寬減少而預先附加0.8 μm程度之抗蝕圖案之線寬(各單側為0.4 μm)。側向蝕刻寬度α之量根據所應用之蝕刻條件而變動，但若蝕刻條件固定，則側向蝕刻寬度α基本不會受到轉印用圖案102p'之間距寬度P影響。
使用具有圖1所例示之轉印用圖案102p'之光罩100'，藉由大型光罩曝光裝置(未圖示)，向被加工體202上之抗蝕膜203照射曝光光(圖2(a))，並進行顯影，對在此時所獲得之抗蝕圖案203p(圖2(b))之剖面形狀進行評價。圖3係表示藉由模擬(simulation)而形成之抗蝕圖案203p之剖面形狀。作為模擬條件，將構成轉印用圖案102p'之遮光膜之光學密度設為3.0以上，將曝光裝置之光學系統之數值孔徑NA設為0.08，將光學系統之σ(照明光學系統之NA與投影光學系統之NA之比)設為0.8，將g線/h線/i線之曝光波長強度比設為1：1：1，基板201之材料為SiO2 ，抗蝕膜203之材料為正型抗蝕劑，且將抗蝕膜203之膜厚設為1.5 μm。又，自8 μm起至4 μm為止使轉印用圖案102p'之間距寬度P以1 μm為單位依序減少而進行模擬。再者，由於側向蝕刻寬度為0.8 μm，因此轉印用圖案102p'之線寬ML 為P/2+0.8 μm，空間寬度MS 為P/2-0.8 μm。
上述模擬之條件係考慮標準LCD(液晶顯示器，Liquid Crystal Display)用曝光機所具備之性能而設定。例如，數值孔徑NA可處於0.06~0.10之範圍，σ可處於0.5~1.0之範圍。此種曝光機通常可將約3 μm作為解像極限。為了更廣泛地覆蓋曝光機，可使數值孔徑NA處於0.06~0.14或0.06~0.15之範圍。
於圖3中，從上至下依序排列間距寬度P依序減少時(自8 μm起至4 μm為止以1 μm為單位依序減少時)之抗蝕圖案203p之形狀之變化。可知隨著間距寬度P減少，藉由曝光 引起之光反應而產生之抗蝕膜203之除去量減少，抗蝕圖案203p之起伏變緩。而且可知，於間距寬度P達到6 μm以下時，抗蝕劑除去不良變顯著，抗蝕圖案203p之相鄰線部相互連結。於該情形時，即便將該抗蝕圖案203p用作遮罩而對被加工體202進行濕式蝕刻，亦難以形成具有所需之線與空間圖案之膜圖案202p。其較大之一原因認為在於：由於間距寬度P減小而轉印用圖案102p'之空間寬度MS 相對於線寬ML 之比例(MS /ML )減小，從而透過光罩100'而到達至抗蝕膜203之曝光光之照射光量不足。
此處，為了提高曝光時之解像度而進行更微細之圖案化，考慮應用作為先前之LSI(大型積體電路，large-scale integration)製造用技術等而開發之各種方法。例如考慮採用將曝光裝置所包括之光學系統之數值孔徑擴大、進行曝光光之短波長化、進行曝光光之單一波長化以及進行光罩之相位偏移遮蔽化等方法。然而，為了使用該等方法不僅需要巨大投資導致無法取得與市場所期望之產品價格之整合性，而且直接應用於顯示裝置所使用之大面積被加工體於技術方面亦不方便或不合理。
再者，於微細化之線與空間圖案之轉印中，如上所述之透過光量之減少成為問題，對此或許亦會考慮例如將光微影步驟中之曝光量進而增加至先前以上，從而增加透過光之強度。然而，為了增加曝光量，必須提高曝光裝置之光源之輸出，或者增加照射時間，從而招致進一步之設備投資或耗能增大，又，就生產效率降低方面而言亦不利。
本發明係鑒於上述情況研究而成者，其目的在於提供一種即便於在被加工體上形成微細之間距寬度之線與空間圖案之情形時亦可幾乎無需追加投資而進行圖案化之光罩之製造方法、圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法。
本發明之第1態樣係一種光罩之製造方法，該光罩係於透明基板上具有包含間距寬度P之線與空間圖案之轉印用圖案，該光罩之製造方法係藉由使用上述光罩之曝光，將上述轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案，並藉由將上述抗蝕圖案用作遮罩之蝕刻，於上述被加工體上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之膜圖案；且基於蝕刻上述被加工體時之蝕刻條件設定側向蝕刻寬度α；基於上述膜圖案之線寬WL 、空間寬度WS 之各者與上述側向蝕刻寬度α，設定上述抗蝕圖案之線寬RL 與空間寬度RS ；基於具有上述所決定之線寬RL 與空間寬度RS 之抗蝕圖案，決定上述曝光時之曝光條件、以及上述轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS ；且，上述轉印用圖案之線寬ML 與上述所決定之線寬RL 不同，上述轉印用圖案之空間寬度MS 與上述所決定之空間寬度RS 不同。
本發明之第2態樣係如第1態樣之光罩之製造方法，其中基於上述曝光條件之決定而決定上述轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS 。
本發明之第3態樣係如第1態樣之光罩之製造方法，其中基於上述轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS 之決定而決定上述曝光條件。
本發明之第4態樣係如第1~第3態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案之線寬ML 小於上述抗蝕圖案之線寬RL ；且上述轉印用圖案之空間寬度MS 大於上述抗蝕圖案之空間寬度RS 。
本發明之第5態樣係如第1~第4態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中於將用於上述曝光之光之波長之中間值設為λ(nm)，用於上述曝光之曝光裝置之光學系統之數值孔徑設為NA時，上述轉印用圖案之間距寬度P(μm)滿足P≦2R(其中，R=0.61(λ/NA)×1/1000)。
本發明之第6態樣係如第1~第5態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中上述間距寬度P為6 μm以下。
本發明之第7態樣係如第1~第6態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案係將遮光膜圖案化而成。
本發明之第8態樣係如第1~第6態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案係將半透光膜圖案化而成。
本發明之第9態樣係如第1~第6態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案係將半透光膜圖案化而成；且透過上述透明基板之曝光光與透過上述透明基板及上述轉印用圖案之曝光光之相位差為90度以下。
本發明之第10態樣係如第1~第9態樣中任一態樣之光罩之製造方法，其中包括如下步驟，即，藉由光微影法將形成於上述透明基板上之遮光膜或半透光膜圖案化，形成上述所決定之線寬ML 、空間寬度MS 之上述轉印用圖案。
本發明之第11態樣係一種圖案轉印方法，其係經由利用第10態樣之製造方法所得之光罩向上述正型抗蝕膜照射具有i線~g線之波長帶之曝光光。
本發明之第12態樣係一種顯示裝置之製造方法，其包括如下步驟：經由利用第10態樣之製造方法所得之光罩向上述正型抗蝕膜照射具有i線~g線之波長帶之曝光光而轉印上述轉印用圖案，從而於上述被加工體上形成上述抗蝕圖案；及藉由將上述抗蝕圖案用作遮罩之蝕刻，於上述被加工體上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之上述膜圖案。
本發明之第13態樣係一種顯示裝置之製造方法，其係使用具有線寬ML 、空間寬度MS 、間距寬度P之線與空間之轉印用圖案的光罩，形成線寬RL 、空間寬度RS (此處，RL >ML ，RS <MS )、間距寬度P之線與空間之抗蝕圖案，並藉由進行將上述抗蝕圖案作為遮罩之蝕刻而於被加工體上形 成線與空間圖案。
根據本發明之光罩之製造方法、圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法，即便於在被加工體上形成微細之間距寬度之線與空間圖案之情形時，亦可幾乎無需追加投資而進行圖案化。
基於上述內容，說明如下步驟例：藉由使用光罩之曝光，將轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案，並藉由將抗蝕圖案用作遮罩之蝕刻，於被加工體上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之膜圖案。
圖4係表示使用本實施形態之光罩100的顯示裝置之製造步驟之一步驟之流程圖。於圖4中，(a)係表示經由光罩100向抗蝕膜203照射曝光光之情況，(b)係表示使經曝光之抗蝕膜203顯影而形成抗蝕圖案203p之情況，(c)係表示將抗蝕圖案203p用作遮罩而對被加工體(形成於基板201上之圖案化對象薄膜)202進行濕式蝕刻從而形成膜圖案202p之情況，(d)係表示將抗蝕圖案203p剝離之情況。
再者，此時，將所使用之光罩100之轉印用圖案102p之線寬設為ML ，且將空間寬度設為MS ，進而將使用該光罩100而形成於被加工體202上之抗蝕圖案203p之線寬設為RL ，且將空間寬度設為RS 。藉由以下步驟，可決定使用何種RL 、RS 能獲得被加工體202所需之線與空間圖案，並且 可決定為此應準備具有何種ML 、MS 之轉印用圖案102p。
只要使用濕式蝕刻，被加工體(作為蝕刻對象之透明導電膜等薄膜)202之線寬就會受到側向蝕刻之影響，因此尺寸小於抗蝕圖案之線寬RL 。由於該尺寸減少部分必然存在，因此將被加工體202圖案化而成之膜圖案202p中之線寬WL 小於抗蝕圖案203p之線寬RL 。又，膜圖案202p中之空間寬度WS 大於抗蝕圖案203p之空間寬度RS (參照圖4(c))。
此處，若將側向蝕刻引起之尺寸變化部分設為側向蝕刻寬度α，則如下所述。
膜圖案202p之線寬WL <抗蝕圖案203p之線寬RL (=WL +α) 膜圖案202p之空間寬度WS >抗蝕圖案之空間寬度RS (=WS -α)
因此，光罩100必須於抗蝕膜203上形成具有線寬RL 、空間寬度RS 之線與空間之抗蝕圖案203p。此時，與先前之光罩100'相同，亦考慮將轉印用圖案102p所包括之線與空間圖案之線寬ML 與空間寬度MS 分別設定為與抗蝕圖案203p所包括之線與空間圖案之線寬RL 與空間寬度RS 相同。
即，亦考慮設為轉印用圖案102p之線寬ML =抗蝕圖案203p之線寬RL ，且轉印用圖案102p之空間寬度MS =抗蝕圖案203p之空間寬度RS 。再者，間距寬度P於光罩100之轉印用圖案102p、抗蝕圖案203p以及加工被加工體202而成之膜圖案202p之任一者中均為固定。
此處，考慮將欲獲得之膜圖案202p之線與空間圖案之間距寬度P(即光罩100之轉印用圖案102p之間距寬度P、抗蝕圖案203p之間距寬度P)微細化。此時，即便欲獲得之膜圖案202p之線寬WL 減小，若蝕刻條件固定，則側向蝕刻寬度α之尺寸不會變化。因此，若將間距寬度P微細化，則與抗蝕圖案203p之線寬RL 之尺寸減少相比，空間寬度RS 之尺寸迅速減小。結果，必須形成空間寬度MS 非常小之線與空間圖案作為光罩100之轉印用圖案102p。
然而，光罩100之轉印用圖案102p雖可藉由將形成於光罩100所包括之透明基板101上之遮光膜(例如相對於曝光光之i線~g線而光學密度OD為3.0以上之膜)等圖案化而形成，但形成微細之空間寬度MS 並非易事。其原因在於其接近或低於繪圖裝置之解像極限尺寸(例如0.5~1.0 μm)。
又，即便假如繪圖裝置之問題得以解決而可形成空間寬度MS 較微細之(例如低於1 μm)線與空間圖案作為轉印用圖案102p，亦難以使用該光罩100形成尺寸與轉印用圖案102p相同之抗蝕圖案203p。其原因在於：光罩100所具有之空間寬度MS 之尺寸較小，空間寬度MS 接近曝光波長(通常為i線~g線)，因此微細縫隙引起之光之繞射之影響變顯著，從而無法透過能使抗蝕膜203感光之充分之光量。
結果，若欲作為膜圖案202p而獲得之線與空間微細化，則形成於光罩100之轉印用圖案102p亦微細化，因此無法使用光罩100形成膜圖案202p。
因此，本發明者對可於被加工體202上形成此種間距寬 度P較微細之線與空間圖案之光罩之製造方法、圖案轉印方法及顯示裝置之製造方法進行了潛心研究。
結果得出如下見解：於無法避免側向蝕刻寬度α之存在之狀況下，藉由使用光罩100之轉印用圖案102p中之線與空間圖案(線寬ML 、空間寬度MS )，而形成尺寸與此不同之抗蝕圖案(線寬RL 、空間寬度RS )203p，可解決上述課題。
即，得出如下見解：若設為轉印用圖案之線寬ML =抗蝕圖案之線寬RL +遮罩偏差β，轉印用圖案之空間寬度MS =抗蝕圖案之空間寬度RS -遮罩偏差β，且使該遮罩偏差β為例如負值，則即便於形成間距寬度P較小之線與空間圖案之情形時，亦可控制(例如擴大)光罩100所具有之轉印用圖案102p中之空間寬度MS ，從而可抑制透過空間部之透過光量降低，藉此可解決上述課題。再者，遮罩偏差(mask bias)β係指轉印用圖案102p與抗蝕圖案203p之尺寸差，其既可為正值亦可為負值，但根據本發明，遮罩偏差係不為零之值。遮罩偏差β之值例如可藉由調整曝光時之照射光量(曝光光之照度與照射時間之積)而控制。即，於圖4中係表示轉印用圖案102p使用遮光膜之情形時使β≠0而可形成所需之線與空間圖案。
以下表示基於上述見解而完成之本申請案發明之各種態樣。
(第1態樣)
本發明之第1態樣係一種光罩100之製造方法，該光罩100於透明基板101上具有包含間距寬度P之線與空間圖案之轉印用圖案102p，且該光罩100之製造方法係藉由使用光罩100之曝光，將轉印用圖案102p轉印至形成於被加工體202上之正型抗蝕膜203而形成抗蝕圖案203p，並藉由將抗蝕圖案203p用作遮罩之蝕刻，於被加工體202上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之膜圖案202p；上述光罩100之製造方法係，基於蝕刻被加工體202時之蝕刻條件設定側向蝕刻寬度α；基於膜圖案202p之線寬WL 、空間寬度WS 之各者與側向蝕刻寬度α，設定抗蝕圖案203p之線寬RL 與空間寬度RS ；基於具有所決定之線寬RL 與空間寬度RS 之抗蝕圖案203p，決定曝光時之曝光條件以及轉印用圖案102p之線寬ML 與空間寬度MS ；且，轉印用圖案102p之線寬ML 與上述所決定之線寬RL 不同，上述轉印用圖案之空間寬度MS 與上述所決定之空間寬度RS 不同。
於上述內容中，蝕刻較佳為應用濕式蝕刻。而且，以下，側向蝕刻寬度α為正值(α>0)。
再者，關於間距寬度P如下所述。
間距寬度P=膜圖案之線寬WL +空間寬度WS =抗蝕圖案之線寬RL +空間寬度RS =轉印用圖案之線寬ML +空間寬度MS
於間距寬度P為例如6 μm以下時，本態樣之效果顯著。
(第2態樣)
當決定側向蝕刻寬度α時，基於該側向蝕刻寬度α，決定需要如何設定抗蝕圖案203p之線寬RL 與空間寬度RS 之值。繼而，決定用於形成具有該線寬RL 與空間寬度RS 之抗蝕圖案203p之曝光條件以及轉印用圖案102p之尺寸。
於第2態樣中，基於曝光條件之決定而決定轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS 。即，首先決定所需之曝光條件(照射光量及照射時間)，並於該條件下決定合適之轉印用圖案。
當曝光條件決定時，藉此決定遮罩偏差β(β≠0)。遮罩偏差β可藉由曝光模擬而預估。或者亦可應用複數個曝光條件，藉由具有轉印用圖案之線寬ML 、空間寬度MS 之複數個光罩100進行轉印測試，並求出所獲得之抗蝕圖案203p之線寬RL 與空間寬度RS ，藉此解析相互之相關關係。
再者，如下所述，轉印用圖案102p可藉由遮光膜而形成，亦可藉由半透光膜而形成。對於使用哪一者以及藉由半透光膜形成之情形時之其透過率，可預先決定。而且，於上述曝光模擬中，可使用該所決定之透過率。
(第3態樣)
與第2態樣相反，亦可基於轉印用圖案102p之線寬ML 與空間寬度MS 之決定而決定曝光條件。即，亦可首先決定合適之轉印用圖案，並於該條件下決定所需之曝光條件(照 射光量或照射時間)。再者，此時亦考慮轉印用圖案102p所具有之透過率之情況與上述第2態樣相同。
此處，曝光條件包括照射光量。該照射光量根據曝光裝置之光源之照度與照射時間之積而定。照射時間與相對於整個照射面之掃描曝光所需之時間相關。可決定曝光裝置能照射之照度，並基於此而決定照射時間(以及掃描曝光所需之時間)。或者基於所需之照射時間決定照度。
(第4態樣)
作為決定遮罩偏差β之曝光條件，如上所述例如可列舉照射光量。照射光量根據照度與照射時間之積而定。於如顯示裝置般被加工體202具有較大面積且需要向該較大面積照射光之步驟中，主要進行掃描曝光較為有利。於該情形時，照射時間相關於光源與被加工體202之相對移動速度。因此，若使遮罩偏差β之值為負值而增大照射光量，則可減少掃描曝光所需之時間。該點於量產方面極為有利。
因此，較佳為轉印用圖案102p之線寬ML 小於抗蝕圖案103p之線寬RL (ML <RL )，轉印用圖案102p之空間寬度MS 大於抗蝕圖案103p之空間寬度RS (MS >RS )，即，較佳為使遮罩偏差β為負值。
此處，於決定遮罩偏差β時需要決定曝光條件。此時，可決定曝光裝置能照射之照度，並基於此而決定照射時間 (以及掃描曝光所需之時間)。或者基於所需之照射時間決定照度。
(第5態樣)
於本實施形態中，在欲實現先前方法難以形成之程度之微細之間距寬度P時，可獲得顯著效果。即，作為微細圖案之解像極限之尺寸可根據瑞利(Rayleigh)公式而獲得，因此可如下考慮。
於將用於曝光光之波長之中間值設為λ(nm)、用於曝光之曝光裝置之光學系統之數值孔徑設為NA時，而轉印用圖案102p之間距寬度P(μm)滿足 P≦2R(其中，R=k×(λ/NA)×1/1000)時，可獲得顯著效果。再者，k為0.61(根據Rayleigh之解像極限)，波長λ為曝光光之波長(365~436 nm)。此處可使用曝光光之波長之中間值，例如設為400 nm。數值孔徑NA處於0.06~0.14之範圍，例如可設為0.08。此處使間距寬度為R(=k×(λ/NA)×1/1000)之「2倍」以下之理由在於間距寬度P為線寬ML 與空間寬度MS 之合計值。
(第6態樣)
若考慮到通常使用之曝光裝置之波長帶為365~436 nm(中間值為400 nm)，並且光學系統之NA為0.08，則於實現間距寬度P≦6 μm之微細圖案時，可獲得顯著效果。進而，於實現間距寬度P≦5 μm之微細圖案時，可獲得更顯著之效果。
(第7態樣)
形成於光罩100中之轉印用圖案102p之光學特性具有自由度，例如，轉印用圖案102p可為具有遮光性者。即，轉印用圖案102p可藉由光微影法將形成於透明基板101上之遮光膜圖案化而形成。
此處，遮光性係表示實質上不透過曝光光，例如表示對於曝光光之代表波長i線而光學密度OD為3.0以上。
再者，遮光膜例如可藉由實質上包括鉻(Cr)之材料等形成。此時，若於遮光膜之表面積層Cr化合物(CrO、CrC、CrN等)，則可使轉印用圖案102p之表面具有抗反射功能。
(第8態樣)
轉印用圖案102p並不限定於為如上述般具有遮光性者之情形，而亦可具有半透光性。即，轉印用圖案102p亦可藉由光微影法將形成於透明基板101上之半透光性膜(半透光膜)圖案化而形成。
此處，半透光性係表示透過曝光光之一部分。例如對於曝光光之代表波長i線，較佳為使透過率為1~30%，更佳為1~20%，進而較佳為2~10%。為此種光透過率範圍時，形成於被加工體202上之抗蝕圖案203p之側面形狀不會過度傾斜，從而易於控制蝕刻時之線寬。
再者，半透光膜可藉由包含鉻(Cr)之材料例如氮化鉻(CrN)、氧化鉻(CrO)、氧氮化鉻(CrON)、氟化鉻(CrF)等鉻化合物等或者金屬矽化物(MoSix、MoSiO、MoSiN、MoSiON、TaSix等)形成。
(第9態樣)
於轉印用圖案102p為具有半透光性者之情形時，較佳為該半透光膜之曝光光之相位偏移量為90度以下。即，較佳為透過透明基板101之曝光光與透過透明基板101及轉印用圖案102p之曝光光之相位差為90度以下。例如，於曝光光之代表波長為i線時，上述相位差較佳為90度以下，更佳為60度以下。
該點係基於發明者之如下研究結果：於透過轉印用圖案102p之曝光光與透過透明基板101之曝光光之相位差超過90度例如接近180度時，形成於被加工體202上之抗蝕圖案203p之形狀不會良化，而存在接近圖案連結之非解像狀態之傾向。其原因認為在於：半透光膜之相位偏移效果會使到達至抗蝕膜203之光增加的優點減少。
(第10態樣)
於實施設定轉印用圖案102p之線寬ML 與空間寬度MS 之設計步驟之後，實施光微影步驟，藉此可製造上述光罩100。圖6係表示本實施形態之光罩之製造步驟之流程圖。
首先，準備於透明基板101上依序積層有光學膜(上述遮光膜或半透光膜)102及抗蝕膜103之光罩用基底100b。繼而，藉由雷射繪圖機等對光罩用基底100b進行繪圖，使抗蝕膜103部分性地感光(圖6(a))。繼而，向抗蝕膜103供給顯影液而實施顯影，形成覆蓋轉印用圖案102p之線部之形成預定區域的抗蝕圖案103p(圖6(b))。繼而，將所形成之抗蝕圖案103p作為遮罩，蝕刻光學膜102而形成轉印用圖 案102p(圖6(c))。繼而，除去抗蝕圖案103p，完成本實施形態之光罩100之製造(圖6(c))。
再者，透明基板10係構成為例如包括石英(SiO2 )玻璃或包含SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、RO(R為鹼土類金屬)及R2 O(R2 為鹼金屬)等之低脹玻璃等之平板。透明基板101之主表面(表面及背面)係進行研磨等而平坦且平滑地構成。透明基板101例如可係一邊為約500 mm~1300 mm之方形。透明基板101之厚度例如可為約3 mm~13 mm。
又，抗蝕膜103可藉由正型抗蝕劑而形成。此時，例如可使用狹縫式塗佈機(slit coater)或旋轉式塗佈機(spin coater)等方法。
(第11態樣)
如圖4及圖5所示，藉由使用具有遮光性或半透光性之轉印用圖案102p之光罩100，可將轉印用圖案102p轉印至被加工體202上之抗蝕膜203從而形成抗蝕圖案203p。(圖4係表示轉印用圖案102p為遮光性膜之情形，圖5係表示為半透光膜之情形)
此時，實施如下步驟：經由包括上述遮光性或半透光性之轉印用圖案之光罩100，向正型抗蝕膜203照射具有i線~g線之波長帶之曝光光而轉印轉印用圖案102p(圖4(a)、圖5(a))，並使抗蝕膜203顯影從而於被加工體202上形成抗蝕圖案203p(圖4(b)、圖5(b))。
再者，於對抗蝕膜203進行曝光時，藉由控制照度或照射時間之至少一者而使抗蝕圖案203p之線寬RL 大於轉印用 圖案102p之線寬ML ，且使抗蝕圖案203p之空間寬度RS 小於轉印用圖案102p之空間寬度MS 。
(第12態樣)
如圖4及圖5所示，藉由使用具有遮光性或半透光性之轉印用圖案102p之光罩100，可將被加工體202加工為所需之形狀之膜圖案202p。
此時係實施如下步驟：經由上述遮光性或半透光性之光罩100，向正型抗蝕膜203照射具有i線~g線之波長帶之曝光光而轉印轉印用圖案102p(圖4(a)、圖5(a))，並使抗蝕膜203顯影從而於被加工體202上形成抗蝕圖案203p(圖4(b)、圖5(b))；藉由將抗蝕圖案203p用作遮罩之蝕刻，於被加工體202上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之膜圖案202p(圖4(c)、圖5(c))；及剝離抗蝕圖案203p(圖4(d)、圖5(d))。
再者，於對抗蝕膜203進行曝光時，藉由控制照射光量而使抗蝕圖案203p之線寬RL 大於轉印用圖案102p之線寬ML ，且使抗蝕圖案203p之空間寬度RS 小於轉印用圖案102p之空間寬度MS 。照射光量之調節可藉由照度及照射時間之選擇而進行。
再者，於圖5所示之應用使用半透光膜之轉印用圖案之情形時，到達至抗蝕膜203之光之量除了可藉由曝光裝置之照射光量及轉印用圖案之尺寸進行控制之外，還可藉由半透光膜之透過率而控制，於該方面光罩之設計自由度拓 寬，較為有利。
(第13態樣)
如圖4及圖5所示，可使用具有線寬ML 、空間寬度MS 、間距寬度P之線與空間之轉印用圖案102p之光罩100，形成線寬RL 、空間寬度RS (此處，RL >ML ，RS <MS )、間距寬度P之線與空間之抗蝕圖案203p，並藉由進行將抗蝕圖案203p作為遮罩之蝕刻而於被加工體202上形成線與空間圖案(即膜圖案202p)。
再者，上述第1~13態樣所記載之各種方法較佳可用於製造顯示裝置之像素電極之情形。該像素電極可為將包括ITO或IZO之透明導電膜圖案化而成者。
[實施例] (實施例1)
於本實施例中，設定遮罩偏差β(β<0)，使用具有光學密度為3.0以上之遮光膜圖案之光罩(第7態樣之光罩)，將轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案。又，作為比較例，不設定遮罩偏差β(β=0)，使用具有光學密度為3.0以上之遮光膜圖案之先前之光罩，將轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案。
圖7(a)~(c)係比較例之測定結果。於圖7(a)~(c)中，間距寬度P分別為10.0 μm、8.0 μm、5.0 μm。又，側向蝕刻寬度α為0.8 μm(固定)，且遮罩偏差β為0 μm(未設定)。此時之曝光裝置之照射光量Eop為100.0 mJ/cm2 。根據圖 7(a)~(c)可知，於間距寬度P為8.0 μm以上之情形時(圖7(a)及圖7(b))，未產生抗蝕劑除去不良而可獲得充分之解像度。然而可知，若間距寬度P較微細，為5.0 μm(圖7(c))，則抗蝕劑除去不良變顯著，抗蝕圖案之相鄰線部相互連結。其原因認為在於：於未設定遮罩偏差β之比較例中，轉印用圖案之空間寬度MS 相對於線寬ML 之比例(MS /ML )減小，從而到達至抗蝕膜之曝光光之照射光量不足。
圖7(d)~(g)係實施例1之測定結果。於圖7(d)~(g)中，間距寬度P分別為5.0 μm(固定)，且側向蝕刻寬度α為0.8 μm(固定)。而且，使遮罩偏差β於-0.2 μm~-0.8 μm之範圍內變化。又，亦使曝光裝置之照射光量Eop於126.55~84.55 mJ/cm2 之範圍內變化。根據圖7(d)~(g)可知，即便於間距寬度P為5.0 μm之情形時，藉由於例如-0.2 μm~-0.8 μm之範圍內設定遮罩偏差β而亦難以產生抗蝕劑除去不良，從而可獲得充分之解像度。其原因認為在於：於已設定具有負值之遮罩偏差β之實施例中，可增大轉印用圖案之空間寬度MS 相對於線寬ML 之比例(MS /ML )，從而可充分確保到達至抗蝕膜之曝光光之照射光量。
再者，可知藉由將遮罩偏差β設定為較小(絕對值較大)而即便曝光裝置之照射光量Eop降低(例如於圖7(g)之情形時將Eop降低15%)亦可獲得充分之解像度。即，可知於將遮罩偏差β設定為較小(絕對值較大)之實施例中，可降低曝光裝置之光源之輸出，或者縮短照射時間。該點於需要大面積曝光之顯示裝置製造步驟中具有極大意義。
(實施例2)
於本實施例中，設定遮罩偏差β(β<0)，使用透過率相對於i線為5%且相位差為40度之具有半透光性之光罩(第8態樣之光罩)，將轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案。又，作為比較例，不設定遮罩偏差β(β=0)，使用透過率相對於i線為5%(相位差與上述相同為40度)之具有半透光性之先前之光罩，將轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案。
圖8(a)~(c)係比較例之測定結果。於圖8(a)~(c)中，間距寬度P分別為10.0 μm、8.0 μm、5.0 μm。又，側向蝕刻寬度α為0.8 μm(固定)，遮罩偏差β為0 μm(未設定)，且曝光裝置之照射光量Eop為100.0 mJ/cm2 。根據圖8(a)~(c)可知，於間距寬度P為8.0 μm以上之情形時(圖8(a)及(b))不會產生抗蝕劑除去不良而可獲得充分之解像度，但若間距寬度P為5.0 μm(圖8(c))，則抗蝕劑除去不良變顯著，抗蝕圖案之相鄰線部相互連結。其原因認為在於：於未設定遮罩偏差β之比較例中，轉印用圖案之空間寬度MS 相對於線寬ML 之比例(MS /ML )減小，從而到達至抗蝕膜之曝光光之照射光量不足。
圖8(d)~(g)係實施例2之測定結果。於圖8(d)~(g)中，間距寬度P分別為5.0 μm(固定)，且側向蝕刻寬度α設為0.8 μm(固定)。並且，使遮罩偏差β於-0.2 μm~-0.8 μm之範圍內變化。又，亦使曝光裝置之照射光量Eop於102.0~74.8 mJ/cm2 之範圍內變化。根據圖8(d)~(g)可知，即便於間距寬度P為5.0 μm之情形時，藉由於例如-0.2 μm~-0.8 μm之範圍內設定遮罩偏差β而亦難以產生抗蝕劑除去不良，從而可獲得充分之解像度。其原因認為在於：於已設定具有負值之遮罩偏差β之實施例中，可增大轉印用圖案之空間寬度MS 相對於線寬ML 之比例(MS /ML )，從而可充分確保到達至抗蝕膜之曝光光之照射光量。
可知藉由將遮罩偏差β設定為較小(絕對值較大)而即便曝光裝置之照射光量Eop降低(於圖8(g)之情形時降低25%)，亦與不降低照射光量Eop之情形相同，可獲得充分之解像度。即，於將遮罩偏差β設定為較小(絕對值較大)之實施例中，可降低曝光裝置之光源之輸出，或者縮短照射時間。該點於需要大面積曝光之顯示裝置製造步驟中具有極大意義。
再者，圖8(d')係表示半透光膜之透過率不變而將相位差自40度變更為180度之情形時之抗蝕圖案形狀。於該情形時，可獲得相對於間距為5 μm之圖案之良好之解像，但所需之照射光量較圖8(d')相當大。
同樣，圖8(f')係表示圖8(f)所使用之半透光膜之透過率不變而將相位差設為180度之情形時之抗蝕圖案形狀。於該情形時所需之照射光量亦仍會增加。
又，可知於使用具有半透光性之光罩之實施例2中，與實施例1相比，可進而降低曝光裝置之照射光量Eop。即，可知，藉由使用具有半透光性之光罩，可進而降低曝光裝 置之光源之輸出，或者進而縮短照射時間。其原因認為在於：藉由對光罩之轉印用圖案賦予半透光性，可進而增大到達至抗蝕膜之曝光光之照射光量。該點於需要大面積曝光之顯示裝置製造步驟中亦具有極大意義。
<本發明之其他實施態樣>
以上，已具體說明本發明之實施形態，但本發明並不限定於上述實施形態，於不脫離其主旨之範圍內可作多種變更。
例如，本發明可較佳地應用於如下光罩之製造方法，即，該光罩具有包含藉由將形成於透明基板上之半透光膜圖案化而形成之透光部及半透光部的轉印用圖案，且該光罩之製造方法係於被轉印體上之抗蝕膜上形成有抗蝕劑殘膜之部分以及無抗蝕劑殘膜之部分。具體而言，可有利地應用於在被加工體上形成間距寬度P為6 μm以下之線與空間圖案之情形。於該情形時，對應於透光部於被轉印體上形成無抗蝕劑殘膜之部分，並對應於半透光部形成有抗蝕劑殘膜之部分。
並且，例如，本發明並不限定於被轉印體上之抗蝕膜藉由正型抗蝕劑形成之情形，亦可較佳地應用於藉由負(negative)型抗蝕劑形成之情形。但是，抗蝕膜較佳為藉由正型抗蝕劑形成。
並且，例如，於上述實施形態中使遮罩偏差β為負值，但遮罩偏差β之值亦可為正值。
如上所述，本發明之光罩例如可尤其較佳地應用於藉由 具有i線~g線之波長帶之曝光裝置進行曝光時。又，作為曝光裝置，例如可較佳地使用投影曝光機。但是，本發明之光罩並不限定於該等形態，而亦可較佳地應用於藉由具有其他波長帶之曝光裝置進行曝光時。
如上所述，本發明之光罩例如可較佳地應用於形成被用於VA方式、IPS方式之液晶顯示裝置之像素電極用之線與空間圖案時。但是，亦可較佳地應用於使用光微影技術製造其他方式之液晶顯示裝置或顯示裝置以外之裝置時。
於上述實施形態中，欲獲得之線與空間圖案之具體線寬WL 與空間寬度WS 之值並無限制，例如較佳為0.8 WL ≦WS ≦1.2 WL 。自繪圖時之線寬控制或側向蝕刻寬度α、遮罩偏差β之設定自由度之觀點考慮，較佳為線寬與空間寬度之尺寸並不相差極大。
如自以上內容明瞭般，根據本發明，可利用搭載於標準LCD用曝光裝置中之光學系統，使用i線~g線之曝光光，且無需特別增大曝光照射量，便可不降低生產效率地將先前無法解像之微細之線與空間圖案形成於被加工體上。
100‧‧‧光罩
101‧‧‧透明基板
102p‧‧‧轉印用圖案
201‧‧‧基板
202‧‧‧被加工體
202p‧‧‧膜圖案
203‧‧‧抗蝕膜
203p‧‧‧抗蝕圖案
ML ‧‧‧線寬
MS ‧‧‧空間寬度
P‧‧‧間距寬度
RL ‧‧‧線寬
RS ‧‧‧空間寬度
WL ‧‧‧線寬
WS ‧‧‧空間寬度
α‧‧‧側向蝕刻寬度
β‧‧‧遮罩偏差
圖1係例示光罩所包括之轉印用圖案之平面放大圖。
圖2(a)-(d)係表示使用圖1所例示之光罩之顯示裝置之製造步驟之一步驟之概略圖。
圖3係表示伴隨圖1所例示之轉印用圖案之間距之微細化而產生抗蝕劑除去不良之情況之概略圖。
圖4(a)-(d)係表示使用本發明之一實施形態之光罩的顯 示裝置之製造步驟之一步驟之流程圖。
圖5(a)-(d)係表示使用本發明之其他實施形態之光罩的顯示裝置之製造步驟之一步驟之流程圖。
圖6(a)-(d)係表示本發明之一實施形態之光罩之製造步驟之流程圖。
圖7(a)-(g)係將本發明之實施例1(使用遮光膜型之光罩)與比較例1(使用遮光膜型之光罩)一併表示之圖。
圖8(a)-(g)、(d')、(f')係將本發明之實施例2(使用半透光光膜型之光罩：透光率5%)與比較例(使用半透光膜型之光罩：透光率5%)一併表示之圖。
100‧‧‧光罩
101‧‧‧透明基板
102p‧‧‧轉印用圖案
201‧‧‧基板
202‧‧‧被加工體
202p‧‧‧膜圖案
203‧‧‧抗蝕膜
203p‧‧‧抗蝕圖案
ML ‧‧‧線寬
MS ‧‧‧空間寬度
P‧‧‧間距寬度
RL ‧‧‧線寬
RS ‧‧‧空間寬度
WL ‧‧‧線寬
WS ‧‧‧空間寬度
α‧‧‧側向蝕刻寬度
β‧‧‧遮罩偏差

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置製造用光罩之製造方法，其特徵在於：該顯示裝置製造用光罩係於透明基板上具有包含間距寬度P之線與空間圖案之轉印用圖案，單邊為約500mm~1300mm，該光罩之製造方法係藉由使用上述光罩之曝光，將上述轉印用圖案轉印至形成於被加工體上之正型抗蝕膜而形成抗蝕圖案，並藉由將上述抗蝕圖案用作遮罩之濕式蝕刻，於上述被加工體上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之膜圖案；且上述曝光係，應用具NA(數值孔徑)為0.06~0.15之光學系統之曝光裝置，使用具有i線~g線之波長帶之曝光光；上述間距寬度P為6μm以下；基於蝕刻上述被加工體時之蝕刻條件設定側向蝕刻寬度α；基於上述膜圖案之線寬WL 、空間寬度WS 之各者與上述側向蝕刻寬度α，設定上述抗蝕圖案之線寬RL 與空間寬度RS ；基於具有上述所決定之線寬RL 與空間寬度RS 之抗蝕圖案，決定上述轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS ；具有對光罩基底雷射繪圖上述轉印用圖案之步驟；且，上述轉印用圖案之線寬ML 小於上述抗蝕圖案之線寬RL ，上述轉印用圖案之空間寬度MS 大於上述抗蝕圖案 之空間寬度RS 。
  2. 如請求項1之光罩之製造方法，其中基於上述曝光條件之決定而決定上述轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS 。
  3. 如請求項1之光罩之製造方法，其中基於上述轉印用圖案之線寬ML 與空間寬度MS 之決定而決定上述曝光條件。
  4. 如請求項1之光罩之製造方法，其中於將用於上述曝光之光之波長之中間值設為λ(nm)，用於上述曝光之曝光裝置之光學系統之數值孔徑設為NA時，上述轉印用圖案之間距寬度P(μm)滿足P≦2R(其中，R=0.61(λ/NA)×1/1000)。
  5. 如請求項1之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案係將遮光膜圖案化而成。
  6. 如請求項1之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案係將半透光膜圖案化而成。
  7. 如請求項1之光罩之製造方法，其中上述轉印用圖案係將半透光膜圖案化而成；透過上述透明基板之曝光光與透過上述透明基板及上述轉印用圖案之曝光光之相位差為90度以下。
  8. 如請求項1之光罩之製造方法，其中包括如下步驟：藉由光微影法將形成於上述透明基板上之遮光膜或半透光膜圖案化，形成上述所決定之線寬ML 、空間寬度MS 之上述轉印用圖案。
  9. 一種圖案轉印方法，其特徵在於： 其係經由利用如請求項1至8中任一項之製造方法所得之光罩，向上述正型抗蝕膜照射具有i線~g線之波長帶之曝光光。
  10. 一種顯示裝置之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：經由利用如請求項1至8中任一項之製造方法所得之光罩向上述正型抗蝕膜照射具有i線~g線之波長帶之曝光光而轉印上述轉印用圖案，從而於上述被加工體上形成上述抗蝕圖案；及藉由將上述抗蝕圖案用作遮罩之蝕刻，於上述被加工體上形成線寬WL 、空間寬度WS 之線與空間之上述膜圖案。
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