TWI506355B - 光罩基板、光罩基板之製造方法、光罩基底、光罩、圖案轉印方法、液晶顯示裝置之製造方法及近接空隙評估方法 - Google Patents

光罩基板、光罩基板之製造方法、光罩基底、光罩、圖案轉印方法、液晶顯示裝置之製造方法及近接空隙評估方法 Download PDF

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Description

光罩基板、光罩基板之製造方法、光罩基底、光罩、圖案轉印方法、液晶顯示裝置之製造方法及近接空隙評估方法
本發明係關於液晶顯示裝置用光罩等所使用之光罩(photomask)基板。尤其係關於使用近接(proximity)曝光裝置進行圖案(pattern)轉印時，提高形成於被轉印體上之圖案之形狀精度(線寬精度、座標精度等)之光罩基板、使用其之光罩基底(photomask blank)及光罩之製造方法、進而圖案轉印方法等。
專利文獻1中記載有使光罩與被轉印體靠近配置而曝光之近接曝光機中，作為用以減輕因光罩自身重量所致之彎曲之彎曲修正機構，具有分別保持光罩兩側2邊之光罩支架(mask holder)，與分別從上方按壓保持於該光罩支架上之光罩兩側之緣部之2條彎曲修正桿(bar)(參照圖1(a)(b))。
專利文獻2中記載有近接曝光裝置中修正光罩彎曲之光罩保持裝置。此處，記載有以與光罩大致相同尺寸(size)之框型形狀之光罩支架保持光罩，於光罩上方形成氣密室，藉由氣密室之氣壓與外氣壓之差以與光罩之自身重量平衡之方式使光罩上浮，修正彎曲之方法(參照圖2)。
專利文獻3中記載有針對於在曝光裝置內水平保持大尺寸之光罩基板之實際使用時基板彎曲、無法獲得期望平坦度之問題，使如此基板高平坦化之玻璃基板。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-260172號公報
[專利文獻2]日本特開2003-131388號公報
[專利文獻3]專利第4362732號
最近，液晶顯示裝置等顯示裝置之製造中，謀求藉由所使用之光罩之大型化而提高生產效率及高轉印精度。液晶顯示裝置具備使形成有TFT(薄膜電晶體(thin film transistor))陣列之TFT基板與形成有RGB圖案之CF(彩色濾光片(color filter))貼合並在其間封入液晶之結構。如此之TFT基板或CF係使用複數個光罩，應用光微影(photolithography)步驟製造。近年來，伴隨最終製品液晶顯示裝置之明亮度、動作速度等之規格之高度化，而對於光罩之圖案微細化，作為轉印結果之線寬精度或座標精度之要求愈來愈嚴格。
因此，本發明之目的係提案一種即使係微細化之轉印用圖案，亦可忠於圖案設計值地高精度轉印之光罩基板、使用其之光罩基底與光罩之製造方法、使用其之圖案轉印方法等。
本發明之第1態樣係一種光罩基板，其係於主表面形成轉印用圖案，安裝於近接曝光裝置上，在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體之間設置近接空隙(proximity gap)而曝光，用以製成轉印前述轉印用圖案所 使用之光罩者，於前述主表面上之1個或複數個特定區域中，進行與該特定區域外之周邊區域不同的去除量之形狀加工而形成凹形狀、凸形狀或凹凸形狀，藉此降低將前述光罩基板安裝於前述近接曝光裝置時產生之前述近接空隙之由位置引起之變動，且前述形狀加工係降低從前述近接空隙之由位置引起之變動擷取之前述近接曝光裝置固有之變動者。
本發明之第2態樣係如第1態樣之光罩基板，其中經進行前述形狀加工之主表面具有基於前述擷取之前述近接曝光裝置固有之變動而決定之修正形狀。
本發明之第3態樣係如第1或第2態樣之光罩基板，其中前述形狀加工僅對在前述主表面上包含前述擷取之前述近接曝光裝置上固有之變動超過特定空隙(gap)變動容許值之區域之特定區域進行。
本發明之第4態樣係如第1~3中任一態樣之光罩基板，其中前述形狀加工係於前述主表面形成1個或複數個凹部者。
本發明之第5態樣係一種光罩基板之製造方法，前述光罩基板係於主表面形成有轉印用圖案之光罩，且為安裝於近接曝光裝置上，在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體之間設置近接空隙而曝光，用以製成轉印前述轉印用圖案所使用之光罩者，且前述光罩基板之製造方法係 測定前述主表面上之複數位置之近接空隙，擷取前述近接空隙之由位置引起之變動中前述近接曝光裝置固有之變動，基於所擷取之前述近接曝光裝置固有之變動與特定之空隙變動容許值，決定前述光罩基板之主表面之修正形狀，於前述光罩基板之主表面上，實施成為如前述決定之修正形狀之形狀加工。
本發明之第6態樣係一種光罩基板之製造方法，前述光罩基板係於主表面形成有轉印用圖案之光罩，且為安裝於近接曝光裝置上，在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體之間設置近接空隙而曝光，用以製成轉印前述轉印用圖案所使用之光罩者，且前述光罩基板之製造方法包含如下步驟：將樣本光罩(sample mask)基板安裝於前述近接曝光裝置上，將樣本玻璃(sample glass)基板載置於前述近接曝光裝置之台座(stage)上，藉由測定前述樣本光罩基板之主表面之複數個位置上之近接空隙，而獲得表示由位置引起之近接空隙之變動之空隙資料；從前述空隙資料(gap data)擷取前述近接曝光裝置固有之變動成份，獲得固有空隙資料；使用前述固有空隙資料與特定之空隙變動容許值，獲得對前述光罩基板施行之形狀加工資料；及使用前述形狀加工資料，於前述光罩基板之主表面進行形狀加工。
本發明之第7態樣係如第6態樣之光罩基板之製造方法，其中於獲得前述固有空隙資料之步驟中，將前述複數位置之近接空隙之變動中起因於前述樣本光罩基板之近接空隙變動之成份去除。
本發明之第8態樣係如第6或7態樣之光罩基板之製造方法，其中於獲得前述固有空隙資料之步驟中，將前述複數位置之近接空隙之變動中起因於前述樣本玻璃基板之近接空隙變動之成份去除。
本發明之第9態樣係如第6~8中任一態樣之光罩基板之製造方法，其中前述近接空隙之測定時，為抑制因樣本光罩基板之自身重量所致之彎曲，使用前述近接曝光裝置所具備之彎曲抑制機構。
本發明之第10態樣係如第6~9中任一態樣之光罩基板之製造方法，其中於獲得前述形狀加工資料之步驟中，特定前述固有空隙資料所示之前述近接曝光裝置固有之由位置引起之近接空隙變動中超過前述空隙變動容許值之部分，對包含前述經特定的部分之特定區域進行形狀加工。
本發明之第11態樣係如第6~10中任一態樣之光罩基板之製造方法，其中前述固有空隙資料中，設近接空隙成最大值之位置之前述主表面之高度為Z1，設前述空隙變動容許值為T 時，特定前述主表面上高度低於(Z1-T)之部分，而對包含前述經特定的部分之特定區域進行形狀加工。
本發明之第12態樣係如第5~11中任一態樣之光罩基板之製造方法，其中前述形狀加工係於前述光罩基板之主表面形成1個或複數個凹部者。
本發明之第13態樣係一種光罩基底，其係在利用第1~4中任一態樣之光罩基板或第5~12中任一態樣之製造方法所製成之光罩基板之主表面，形成用以形成前述轉印用圖案之光學薄膜。
本發明之第14態樣係一種光罩，其係藉由將形成於第13態樣之光罩基底之主表面之光學薄膜利用光微影法圖案化(patterning)，而形成前述轉印用圖案。
本發明之第15態樣係如第14態樣之光罩，其用於液晶顯示裝置之製造。
本發明之第16態樣係一種圖案轉印方法，其係藉由將第15態樣之光罩安裝於前述近接空隙之測定所使用之前述近接曝光裝置上並曝光，而將形成於前述光罩之轉印用圖案轉印於被轉印體上。
本發明之第17態樣係一種液晶顯示裝置之製造方法，其使用第16態樣之圖案轉印方法。
本發明之第18態樣係一種近接空隙評估方法，其係近接曝光裝置之近接空隙評估方法，其包含如下步驟： 將樣本光罩基板安裝於前述近接曝光裝置上，將樣本玻璃基板載置於前述近接曝光裝置之台座上，藉由測定前述樣本光罩基板之主表面之複數位置之近接空隙，而獲得表示由位置引起之近接空隙變動之空隙資料；從前述空隙資料擷取前述近接曝光裝置固有之變動成份，獲得固有空隙資料；及使用前述固有空隙資料與特定之空隙變動容許值，求取超過變動容許值之近接空隙產生位置與其超過量。
根據本發明，使用近接曝光將光罩具有之轉印用圖案轉印於被轉印體時，藉由將近接空隙控制在一定之數值範圍內，而可提高轉印精度。尤其可大幅降低因使用之曝光裝置所產生之近接空隙之變動。
 (近接空隙均一化之重要性)
製造上述TFT基板或CF時，使用採用近接曝光之圖案轉印方法為有利。近接曝光中，使形成有抗蝕(resist)膜之被轉印體(以下亦稱作玻璃基板)與光罩之圖案面對向保持，使圖案面朝向下方，從光罩之背面(圖案形成面之相反側之面)側照射光，從而於抗蝕膜上轉印圖案。此時，在光罩與轉印體間設置特定之微小間隔(近接空隙)。近接空隙例如為30~300 μm左右，更佳可為50~180 μm左右。另，光罩具備在形成於透明基板之主表面之光學膜(遮光膜或一部分透射曝光用光之半透光膜等)進行特定之圖案化而成 之轉印用圖案。形成該轉印用圖案之主表面成為圖案面。
根據近接曝光方式，從若在圖案面全體均一地維持上述近接空隙，可高轉印精度地進行圖案轉印之點，進而若有可均一維持近接空隙之保證，則藉由將近接空隙較小設定，可進而獲得解像度較高之轉印圖案之點考量，控制近接空隙之面內偏差(即由位置不同引起之近接空隙變動)之重要性增加。但在面內均一地維持該近接空隙並非容易。
例如本發明之光罩基板可有利應用於液晶顯示裝置等顯示裝置製造用光罩，其主表面之尺寸例如可長邊L1為600~1400 mm，短邊L2為500~1300 mm，厚度T為5~13 mm左右。如此光罩之大型化伴隨著重量增大化之傾向，抑制轉印時之近接空隙之變動逐漸成為大問題。
(曝光裝置之保持方式)
近接曝光裝置上存在複數個安裝(保持於裝置內)光罩之方式。
一般言之，將光罩安裝於近接曝光裝置之情形中，藉由曝光裝置之保持構件保持圖案面之形成有轉印用圖案之區域(亦稱作圖案區域)之外側。例如圖1所示之專利文獻1記載之裝置中，將光罩1之四角形之主表面之對向之二邊各自之附近區域作為保持區域時(二邊保持)，使曝光裝置之保持構件即光罩支架2從下與該保持區域抵接(下表面保持)，而可保持光罩。光罩與保持構件之抵接面可以減壓吸附(參照日本特開2010-2571)，或如圖1(b)所示，亦可以切線抵接。如此之下表面保持之情形中，光罩藉由2個保 持構件從下方予以保持，從而一方面保持與玻璃基板之特定近接空隙，並以大致水平姿勢配置於曝光裝置。或亦可分別從下保持上述主表面之四邊附近(四邊保持)。
再者，例如圖2所示之專利文獻2記載之裝置中，將光罩M之圖案區域之外側且為背面(與圖案面相反側之面)側作為保持區域，使保持構件即光罩支架4與其處接觸(上表面保持)，經由光罩吸附路1a吸引並吸附該等接觸面，從而可從上表面側支持光罩M。
(曝光裝置之彎曲抑制機構及其效果)
由上述文獻1~3可知，若將光罩基板安裝於近接曝光裝置(以下僅稱作曝光裝置)，則光罩基板會因自身重量而彎曲。對此，已有提供一種設有抑制安裝於曝光裝置之光罩基板之彎曲之彎曲抑制機構之曝光裝置。
例如圖1所示之專利文獻1之裝置中，利用將光罩1從下表面保持，於此處保持光罩之2邊之光罩支架2，與從上方按壓光罩1兩側之緣部之2條彎曲修正桿3，以槓桿原理進行彎曲修正。
又，圖2所示之專利文獻2之裝置中，採用將光罩M從上表面保持(吸附)而保持時，於光罩M之上方形成氣密室SA，經由空氣吸引路1b將氣密室SA內排氣，利用氣密室SA之負壓使光罩M朝與重力方向成相反之方向上浮，修正光罩M之彎曲之方式。
因此，發明者等針對彎曲抑制機構與光罩基板之彎曲之相互關係進行模擬。將應用上述二邊保持之保持構件與以 槓桿原理進行彎曲抑制之彎曲抑制機構之模擬顯示於圖3。圖3(a)係顯示將光罩基板安裝於近接曝光裝置之狀況。光罩基板係利用在其相對之2邊(相離800 mm之2邊)附近從下方支撐之保持構件分別從下方支撐。然後，算出在保持構件之外側，使自上方按壓之力逐漸變化時之光罩基板之彎曲情況。圖3(b)之橫軸係表示光罩基板上之位置(mm)，縱軸係表示彎曲量(μm)。又，圖中之各線段表示使壓力變化時之彎曲情況，按壓以彎曲變為零時之壓力為基準(1)。
如圖3(b)所示，若逐漸增加自上方給與之壓力，則伴隨與此光罩基板之中央部之彎曲量逐漸變小，在某時間點下彎曲實質性消除。若進而增加壓力，則光罩基板相反地朝上方翹曲。
如此，可知若適當應用曝光裝置所具備之彎曲抑制機構，則可減輕因光罩基板之彎曲所致之近接空隙之面內不均一性。即，若近接空隙之由位置引起之變動之主要原因係因光罩基板之自身重量所致之彎曲，則認為利用曝光裝置之彎曲抑制機構可某程度抑制該變動。
本發明者等進而擴展該見解，對進而高精度管理近接空隙之由位置引起之變動，可進行難度愈來愈高之高精細圖案轉印之光罩基板進行檢討。即，在提高轉印精度上，獲得僅採用如上述之抑制因光罩基板之自身重量所致之彎曲之機構為不充分之見解，進行積極檢討。
(認為僅彎曲抑制機構為不充分之根據)
如此之曝光裝置之光罩保持方式或彎曲抑制機構之方式 或形狀有複數個，因此根據該等之差異而光罩基板之受力方向或大小、各面積之壓力並非相同。因此認為即使利用彎曲抑制機構完全消除自身重量之彎曲，光罩基板亦受到根據與曝光裝置之保持構件之接點(或切面、切線)、及與彎曲抑制機構之接點(或切面、切線)不同之各種力。並且推測，光罩基板之受力方向或大小、各面積之壓力因曝光裝置具有之光罩之保持方式或彎曲抑制機構之方式而不同。又再者推測，即使採用同一保持方式等，根據光罩基板之尺寸或各曝光裝置之保持方法等不同而不同。又，載置構成被轉印體之玻璃基板之曝光裝置之台座亦非完全平坦面，因此具有對近接空隙給與影響之原因。認為該等原因產生近接空隙之由位置引起之變動，對轉印精度產生影響。尤其伴隨轉印用圖案之微細化，線寬2~15 μm、進而3~10 μm左右之圖案之精緻轉印中，無法忽視因曝光裝置之各種原因所致之近接空隙變動。
鑑於上述，僅專利文獻1或專利文獻2記載之彎曲抑制機構下，近接空隙之控制為不充分。再者，即使利用專利文獻3記載之「母玻璃(mother glass)對向側之表面凹陷之剖面圓弧形狀」之基板，亦無法確實抑制因自身重量以外原因所致之近接空隙之變動。
因此，本發明者為抑制近接空隙之面內變動而積極研討，獲得以下解決方式。以下針對本發明之一實施形態進行說明。
(用以獲得本實施形態之光罩基板之製程(process))
作為應用於本實施形態之光罩基板之材料，可使用玻璃材料。例如可使用石英玻璃(silica glass)、無鹼玻璃(alkali-free glass)、硼矽酸鹽玻璃(borosilicate glass)、鋁矽酸鹽玻璃(aluminosilicate glass)、鈉鈣玻璃(soda-lime glass)。
另，本申請案中所謂「光罩基板」，係光罩基底之材料，係指將玻璃等平板之表裡加工成特定形狀、平坦度之透明基板之狀態。但對於在該狀態之光罩基板上形成薄膜，或進而塗布有抗蝕劑之狀態(光罩基底)，使該薄膜圖案化之狀態(光罩)者，由於光罩基板部分實質上相同，因此亦有時適當稱作光罩基板。
本實施形態之光罩基板可利用以下步驟獲得。
1.空隙資料及固有空隙資料之獲取步驟
首先，掌握特定之曝光裝置具有之近接空隙之由位置引起之變動量。近接空隙之測定可通過在曝光裝置之光罩保持部安裝樣本光罩基板，在載置曝光裝置之被轉印體之台座上載置樣本玻璃基板，測定其間之距離而實施。即，在樣本光罩基板之主表面上之複數位置，掌握樣本光罩基板與樣本玻璃基板間之距離即近接空隙。具體言之，分別測定樣本光罩基板之主表面上之複數個測定點之近接空隙。例如樣本光罩基板之主表面中相當於圖案區域之區域內，設定特定之一定間隔(例如10 mm~300 mm範圍內之特定值)之格子點，可以各格子點為測定點。格子點之距離例如在50 mm~250 mm之範圍內選擇更佳。
所謂圖案區域，例如可為樣本光罩基板之主表面中，除距離構成外緣之4邊50 mm以內之區域以外之區域。
近接空隙之測定可例如從樣本光罩基板之斜上方(或下方)照射光，檢測自樣本光罩基板之光罩圖案面(主表面)之反射光與自玻璃基板之反射光而進行。或如專利3953841號記載，亦可應用利用構成氣密室之玻璃板之反射之測定方法。
此處，以使用二邊保持且下表面保持之曝光裝置，且具備從上按壓保持構件之外側之彎曲抑制機構之裝置之情形為例進行說明。
近接空隙之測定時，利用曝光裝置具有之彎曲抑制機構進行較佳。例如應用上述圖3所示之模擬所得之最佳條件(彎曲大致成零之條件)，且進行近接空隙之測定較佳。
如此所得之各測定點之近接空隙因位置而不同(偏差)，因此表示近接空隙之由位置引起之變動。將如此具有偏差之近接空隙之資料作為空隙資料A。
另，上述所得之空隙資料A實際上意指受樣本光罩基板之平坦度(圖案面、上表面保持之情形中圖案面及背面)或樣本玻璃基板具有之平坦度(被轉印面及其背面)等影響之近接空隙。但由於本實施形態之目的，獲得不包含曝光裝置固有之近接空隙變動以外之變動之空隙資料較佳。
所謂近接空隙之由位置引起之變動中之曝光裝置固有之變動，係於特定之曝光裝置中有再現性之變動，包含以下(1)~(3)。
(1)於該曝光裝置安裝光罩基板時之由光罩自身重量彎曲所致之空隙變動
(2)該曝光裝置因保持光罩之機構(保持部之形狀、接觸面積等)，或彎曲抑制機構之方式(按壓位置、壓力)所致之空隙變動
(3)該曝光裝置之因載置被轉印體(玻璃基板)之台座之平坦度不均一所致之空隙變動。
另一方面，曝光裝置固有之變動以外之變動包含以下(4)、(5)。
(4)因光罩基板之圖案面之平坦度不均一所致之空隙變動(從上表面保持之情形中，亦包含因背面之平坦度不均一所致之空隙變動)
(5)因載置於該曝光裝置之台座之被轉印體(玻璃基板)之被轉印面及其背面之平坦度不均一所致之空隙變動
本實施形態中，其目的係獲得用以對在使用特定之曝光裝置之範圍內，有再現性，且可計算定量之修正量之空隙變動採取有效對策之方法。因此，成修正量計算之基礎之近接空隙之測定應使用平坦度無不均一之理想之樣本光罩基板、與同樣構成之理想之樣本玻璃基板進行。因此應準備接近上述理想狀態之樣本光罩基板與樣本玻璃基板進行解析。
另，取得如此理想之基板較困難之情形中只要如下實施即可。即，以上述空隙資料A為基礎，獲得擷取曝光裝置固有之變動之資料較佳。即，將曝光裝置固有之變動以外 之變動之成份去除較佳。因此，以下首先從空隙資料A去除根據所使用之樣本玻璃基板之平坦度所致之空隙變動成份。
具體言之，準備複數個樣本玻璃基板，依次測定近接空隙，藉由將使用各個所得之空隙資料A之每個測定點之值平均化，消除樣本玻璃基板具有之個體差。藉此，可將起因於樣本玻璃基板之近接空隙變動(上述(5))去除。此係圖4(a)所示之樣本資料(將其作為空隙資料B)。
接著，將起因於樣本玻璃基板之圖案平坦面之空隙變動成份去除。此處，對樣本光罩基板之圖案面另外進行平坦度測定，每個對應之測定點可從上述圖4(a)所示之空隙資料B減去所得之平坦度資料(圖4(b)所示)。
作為平坦度測定所使用之測定裝置，例如可應用黑田精工公司製平面度測定機，或日本特開2007-46946號公報記載者。具體言之，與上述近接空隙之測定相同，在樣本光罩之圖案面上以特定間隔設置複數個格子點，將該格子點作為平坦度測定之測定點。然後，決定與樣本光罩基板之主表面大致平行之基準面時，獲得相對於該基準面之各測定點之高度資訊，可將其作為平坦度資料。平坦度之測定時，以儘量不受重力影響之方式將被檢測體之基板保持垂直測定較佳。
因此，從圖4(a)所示之樣本資料B減去圖4(b)所示之平坦度資料所得之圖4(c)所示之空隙資料C成為表示曝光裝置固有之近接空隙變動之資料(將其稱作固有空隙資料)。
另，對於上述(4)、(5)之變動成份之去除，亦可使用其他方法。例如對於(4)，準備複數個樣本光罩基板，藉由將使用各個所得之樣本資料A之每個測定點之值平均化，而可去除對於使用之樣本光罩之上述(4)。
關於(5)，對樣本玻璃基板之2個主表面預先進行平坦度測定，只要從成基準之空隙資料B對應之每個測定點之數值減去所得之每個測定點之平坦度資料(實際係兩主表面對應之每個測定點之平坦度資料之差，即成平坦度資料)即可。
如上述，所得之固有空隙資料係表示所使用之曝光裝置固有之由位置引起之空隙變動者，因此基於其進行本實施形態之光罩基板之形狀決定。
2.形狀加工資料之獲取步驟
上述所得之固有空隙資料表示在曝光裝置上放置(set)理想之平坦光罩基板與理想之平坦玻璃基板時，起因於該曝光裝置產生之空隙變動。因此，為不產生該空隙變動，若預先對光罩基板之圖案面實施將該變動反轉之形狀加工，則可使空隙變動實質成零(zero)。將該狀態顯示於圖4(d)。圖4(d)係顯示基於圖4(c)所示之空隙變動，用以形成反轉形狀之圖案面之形狀加工資料。另，此處圖4(d)中，顯示反轉光罩基板、從圖案面側觀察為抵消圖4(c)所示之空隙變動而修正後之光罩基板之面形狀，因此對應之位置移動至左右對稱位置。
圖4(d)係顯示基於圖4(c)所示之空隙變動，用以形成反 轉形狀之圖案面之形狀加工資料。即，準備具有圖4(d)所示之圖案面形狀之光罩基板，若基於此製作光罩，則實際之曝光裝置中，實質將無空隙變動之殘留。將其顯示於圖4(e)。
使用圖5以側視圖說明上述。
圖5(a)係顯示即使在現實之曝光裝置上放置具有理想平坦度之光罩基板與具有理想平坦度之面板基板，亦根據面內位置產生近接空隙之變動之狀態。即，光罩基板與面板基板之距離成最大之部分，其空隙值成最大(圖5(b))。此相當於前述之固有空隙資料(空隙資料C)。
空隙變動幅度(空隙之最大與最小之差)雖因實際之曝光裝置不同而異，但一般係在20~70 μm範圍內之數值。例如相對於空隙變動幅度為50 μm之曝光裝置，為使其成為零，可利用光罩基板之圖案面之形狀加工抵消該50 μm之部分。將此時之光罩基板之面形狀顯示於圖5(c)。圖5(c)中，將曲線設為圖案面時，該上側成空間側、下側成為光罩基板側。
由轉印精度之觀點而言，空隙變動極小較佳。但近接曝光中，對於由面內之位置引起之空隙變動容許至何種程度之點，由於根據欲得之製品之用途或規格不同而不同，故按照目標精度設定變動容許值更佳。其理由可舉出用以使空隙變動成為零之光罩基板之形狀加工中，去除加工(研磨等)之去除量變多、或需要加工困難之形狀等，從現實之生產效率與良率之點未必有利。
對此，以下說明謀求近接空隙之面內均一化時，考慮對應於適用製品或規格之空隙變動容許值之情形。例如欲得之製品中，容許之最大空隙變動值(以下設為變動容許值T(μm))可設為40~10(μm)間之特定數值。即根據欲得之液晶顯示裝置之謀求精度，極高精度者為10 μm，規格稍寬鬆者為40 μm，中間者可適當設為20 μm或30 μm等。
圖6係顯示空隙資料C套用變動容許值T之值，決定光罩基板之修正形狀之步驟。
圖6(a)係對於空隙資料C以最大值(空隙成最大之處)為基準，決定修正形狀。即，使成最大空隙之位置P對照形狀加工後之圖案面之變動容許值T之上限時，藉由形狀加工修正無法滿足變動容許值T之部分(空隙超過容許範圍而變小之部分。圖6(a)之斜線部分)。換言之，使成最大空隙之位置P之高度為Z1時，特定低於(Z1-T)之部分，進行如去除至少該部分之形狀加工。將該方法作為最大值基準方式。
另，此處所言之高度，係相對於光罩主表面(設想理想之主表面時)之垂直方向之距離，可認為係相對於該理想之主表面之高度。
例如若採用最大值基準方式，則只要在光罩基板之圖案面上形成圖6(b)之虛線所示之凹形狀即可。再者，由於該凹部分係空隙過於變小之部分之修正，因此需要進行直至虛線形狀之去除加工，但亦可超過其進而繼續去除加工，允許直至實線為止之去除加工。即，虛線與實線間可以說 係去除加工之容許範圍(margin)。然後，成兩者間之加工對象之區域成為本發明所言之特定區域。另，根據最大值基準方式，對於光罩基板材料之形狀加工形成凹形狀。
圖6(c)中，相對於空隙資料C以其最大值與最小值之中心值為基準決定修正形狀。即，利用形狀加工修正相對於空隙中心值超過T/2之空隙變大部分，與超過T/2之空隙變小部分。換言之，若使近接空隙表示中央值之位置之高度為Z2，則分別特定前述主表面上之高度超過(Z2+T/2)變高之部分與低於(Z2-T/2)之部分，特定該部分並進行形狀加工。將該方法作為中心基準方式。
若採用中心基準方式，則如圖6(d)所示，去除加工只要以虛線之方式進行即可，再者作為去除加工之容許範圍，允許虛線與實線之間。
再者圖6(e)中，相對於空隙資料C以最小值(空隙成最小之處)為基準，決定修正形狀。即，使成最小空隙之位置B對照形狀加工後之圖案面之變動容許值T之下限時，利用形狀加工修正無法滿足變動容許值T之部分(空隙超過容許範圍而變大之部分、圖6(e)之斜線部分)。即，使成最小空隙之位置B之高度為Z3時，特定高於(Z3+T)之部分，進行如至少剩餘該部分之將其餘去除之形狀加工。將該方法作為最小基準方式。
若採用最小值基準方式，則只要成如圖6(f)所示之修正形狀即可。具體言之，只要將虛線所示之凸形狀形成於圖案面即可，再者作為容許範圍，允許虛線與實線間之區 域。
中心值基準方式或最小值基準方式中，皆圖6(d)、(f)之虛線與實線間，成加工對象之區域成為特定區域。
根據採用上述3個方式之任一者，修正形狀不同。因此根據加工所使用之裝置或步驟可選擇最適當之方式。
例如根據最大值基準方式，自大致平坦之光罩基板材料之去除量(工作量)可縮小因而較佳。又，將去除加工作為研磨加工，且於表面形成凹形狀時，藉由增大該部分之研磨負荷而局部增大去除量。使用如此方法之情形中，相比局部形成凸部(去除成凸部之位置之周邊)，局部形成凹部之效率較佳，因此最大值基準方式為有利。
進行上述考察，決定應用變動容許值T時之修正形狀。圖4(f)~(n)係將其以平面圖顯示者。
圖4(c)~(e)係使變動容許值T為零，如使用經形狀加工之光罩基板時之空隙變動消失之修正形狀之決定，相對於此圖4(f)~(h)係顯示以最大值基準方式進行修正形狀決定之情形。此時，並非直接使用圖4(c)所示之空隙資料，形成具有將其反轉之表面形狀之光罩基板，而係以圖4(c)之最大值位置為基準，僅將無法滿足變動容許值(此處為35 μm)之部分作為形狀加工之對象。如由圖4(g)可知，形狀加工只要係凹形狀即可。又，根據圖4(h)可知，形狀加工後亦殘留空隙變動，但變動幅度成變動容許值T之35 μm以下。
同樣，圖4(i)~(k)係顯示採用中央基準方式時之形狀加 工資料及形狀加工後剩餘之空隙變動。又，圖4(l)~(n)係顯示採用最小值基準方式時之相同資料。
3.於光罩基板進行形狀加工之步驟
一般言之，光罩基板可準備光罩用玻璃基板材料，藉由研磨使2個主表面平坦化而得。例如可使用圖案面及圖案面之背面分別平坦度為5~30 μm之玻璃基板材料。將如此所得之玻璃基板材料作為光罩基板材料使用，進而形狀加工，可獲得本實施形態之光罩基板。
對於加工之形狀，根據上述方法而決定。例如可使用圖4(g)所示之形狀加工資料，利用眾所周知之加工裝置進行形狀加工。
例如可使用具備旋轉自如之研磨平盤、設於研磨平盤上之研磨墊(pad)、對研磨墊之表面供給研磨劑之研磨劑供給機構之研磨裝置進行形狀加工。於研磨墊上保持玻璃基板材料，欲藉由形狀修正形成凹部時，以研磨墊對基板之壓力比其他區域變大之方式按壓，可單面研磨玻璃基板材料。進行按壓時，具有具備複數個加壓體，如可對各加壓體獨立進行壓力加壓控制之控制機構之裝置較佳。形成凸部之情形中，可以成更大去除量之方式對凸部之周邊區域進行加壓控制。
或亦可進行使用縱型銑床(milling machine)之形狀加工。可於裝置之加工部附加黏貼有研磨布之研磨用半圓頭(cup head)，供給研磨劑液，一面控制高度方向一面進行加工。
另，研磨步驟可對經進行粗研磨及精密研磨之玻璃基板材料實施上述形狀加工，或亦可粗加工後進行精密加工之同時進行反映上述形狀加工資料之形狀加工。
所使用之研磨劑之種類或粒徑可根據基板材料或欲得之平坦度適當選擇。作為研磨劑，可舉出氧化鈰(cerium oxide)、氧化鋯(zirconium oxide)、膠體二氧化矽(colloidal silica)等。研磨劑之粒徑可為幾十nm至幾μm。
4.光罩基板之構成
本實施形態之光罩基板如下構成。
即，一種光罩基板，其構成係於主表面形成轉印用圖案，安裝於近接曝光裝置上，在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體間設置近接空隙而曝光，用以成轉印前述轉印用圖案所使用之光罩者， 前述主表面上之1個或複數個特定區域內，進行與該特定區域外之周邊區域不同去除量之形狀加工，形成凹形狀、凸形狀或凹凸形狀，藉此減低將前述光罩基板安裝於前述近接曝光裝置時產生之前述近接空隙之由位置引起之變動， 前述形狀加工係作為降低擷取自前述近接空隙之由位置引起之變動之前述曝光裝置固有變動者。
上述所言之凹形狀、凸形狀或凹凸形狀，意指由前述光罩基板排除重力影響時之形狀。又所謂周邊區域，係前述特定區域之外側，與前述特定區域鄰接之周邊區域。該特定區域係光罩基板之主表面上之任意區域，係成形狀加工 對象之區域。可成前述圖6(b)、(d)、(f)之虛線或實線所示之形狀加工區域。該特定區域於主表面上設定1個或複數個。設定複數個之情形中，凸形狀、凹形狀、凹凸形狀之種類或其組合無制約。
作為加工方法，例如可應用藉由研磨等將表面部分去除之去除加工。除研磨外亦可應用噴沙(sandblasting)等方法。所謂與周邊區域不同之去除量，意指作為比周邊深之去除或淺之去除之形狀加工。藉由增減去除量(例如研磨量)而可形成高度相對高於或低於其他區域之部分。或藉由僅去除加工特定區域，而高度相對比其他區域低。
另，形狀加工可係以曝光裝置固有之空隙變動成該製品之容許範圍內(變動容許值T以下)之方式抵消者。該變動容許值T基於使用本實施形態之光罩欲製造之裝置(device)之用途或規格而決定。因此本實施形態之光罩基板係安裝於曝光裝置時形成之近接空隙變動相對於理想之玻璃基板成空隙變動容許值T以下者。
另，本發明中，將除距離構成光罩基板之主表面外緣之4邊50 mm以內區域以外之區域作為圖案區域時，於該圖案區域實施上述形狀加工較佳。另一方面，在距離4邊50 mm以內之區域(圖案區域外)，可不實施上述形狀加工，此時以下之點為有利。
考慮將光罩基板安裝於上述二邊保持且下表面保持之曝光裝置而使用時，光罩基板之距離圖案面之相對2邊(光罩基板之圖案面為長方形時，較佳為相對之長邊)50 mm以內 之區域，由於成為曝光裝置之保持構件接觸之保持區域，因此光罩基板表面平坦度高較佳。
例如該區域內之距離Pmm(5≦P≦15)之任意二點高低差為Z μm時，Z/P為0.08以下較佳。
再者，若考慮將本發明之光罩基板安裝於四邊保持且下表面保持之曝光裝置使用時，則對於距離圖案面之4邊50 mm以內之區域，由於成為曝光裝置之保持構件接觸之保持區域，因此光罩基板表面平坦度高較佳，上述相同之Z/P為0.08以下較佳。
又，考慮將本發明之光罩基板安裝於四邊保持、上表面保持之曝光裝置使用時，則對於距離圖案面之背面之4邊50 mm以內之區域，由於成曝光裝置之保持構件接觸之保持區域，因此光罩基板表面平坦度高較佳，該區域內上述相同之Z/P為0.08以下較佳。
平坦度測定方法中，可與對於上述樣本光罩基板之平坦度測定中所述者相同。
5.製造光罩之步驟
本實施形態之光罩基板之用途無特別限制。例如可應用於如以下例示種類之光罩。尤其若用於液晶顯示裝置製造用光罩，CF(彩色濾光片)或TFT(薄膜電晶體)基板之製造所使用之光罩，則可顯著獲得本發明之效果。
例如在利用上述步驟所得之光罩基板之主表面上形成作為光學薄膜之遮光膜，從而可獲得光罩製造用二元式光罩基底(binary mask blank)。作為遮光膜，可使用含鉻 (chromium)或鉻中含有選自氧、氮、碳中1種以上之鉻化合物等之膜，或含選自以矽(silicon)、鉭(tantalum)、鉬(molybdenum)及鎢(tungsten)等金屬元素等為主成份之金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、金屬氧化碳化物、金屬氮化碳化物、或金屬氧氮化碳化物等之膜。
或作為光學薄膜，亦可使用曝光時一部分透射曝光用光之半透光膜。亦可積層複數個薄膜。半透光膜之素材亦可從與上述遮光膜相同之素材選擇，可藉由組合與膜厚將曝光用光透射率調整成5~80%而使用。
再者，藉由適當使用上述遮光膜或半透光膜進行圖案化，而可獲得多階調(multi-tone)光罩。即可獲得包含遮光曝光用光之遮光部、一部分透射曝光用光之半透光部、藉由露出透明基板而實質透射曝光用光之透光部之具有轉印用圖案之多階調光罩。此係將形成於被轉印體上之抗蝕圖案加工成殘膜量(高度)因位置而不同之立體形狀之光罩，係獲得可使用1片光罩於被轉印體上進行2次以上圖案化之效果之光罩。例如可有利使用於具備高度不同之複數個感光間隔物(photo spacer)之彩色濾光片之製造等。
作為上述光學薄膜之成膜方法，可應用濺鍍(sputtering)法、真空蒸鍍法等眾所周知者。
光罩之製造步驟中，可應用眾所周知之光微影(photography)法。於利用上述步驟所得之光罩基板之主表面(圖案面)上以必要次數成膜上述光學薄膜，進而塗布抗蝕劑並製造光罩基底。然後，使用利用雷射(laser)或電子 束之描繪裝置於抗蝕膜上描繪圖案。然後，使描繪之抗蝕膜顯影，將形成之抗蝕圖案作為遮罩，濕蝕刻(wet etching)或乾蝕刻(dry etching)光學薄膜，藉此形成薄膜圖案。必要次數重複上述光微影步驟(photography process)，從而可製造具備期望之轉印用圖案之光罩。
6.進行圖案轉印之步驟
曝光裝置可使用眾所周知之近接曝光用者。作為曝光光源，可使用含i線、h線、g線之波長域之光源。
藉由本實施形態之光罩基板所得之光罩係用以安裝於上述近接空隙之測定所使用之曝光裝置而使用之光罩。在與用於近接空隙之測定之曝光裝置相同之條件下，對於用以保持光罩基板之曝光裝置之基板保持機構並無特別制約。亦可應用於上述2邊保持、4邊保持或下表面保持、上表面保持之任一者。近接空隙之測定時，使彎曲抑制機構等作用之情形中，於圖案轉印時亦相同作用並曝光。
將本實施形態之光罩基板安裝於上述曝光裝置時，參考進行形狀加工時決定之光罩基板之朝向而安裝。即，近接空隙之測定時與圖案轉印時，以光罩基板之朝向一致之方式安裝。
另，根據空隙變動容許範圍(變動容許值T)之應用方式，如上述光罩基板之修正形狀不同。即，根據光罩基板之凹形狀加工或凸形狀加工，而圖案轉印時設定於曝光裝置之近接空隙之設定值不同。
根據本實施形態，可將近接空隙之變動抑制在特定範圍 內，因此可先前以上縮小近接空隙之設定值自身。即，可較小地設定光罩之圖案面與被轉印體之抗蝕膜面之距離，可提高解像度。例如可使圖案轉印時設定於曝光裝置之近接空隙之設定值為30~180 μm。
如上述，根據本實施形態，可大幅去除起因於使用之曝光機之近接空隙之變動原因。另，雖然因光罩自身之重量所致之彎曲亦係對應所使用之曝光機之結構產生之近接空隙之變動原因之一，但根據本發明者等之研討，無法忽視程度地存在該曝光裝置產生之變動原因時，根據本實施形態，可有效抑制如此近接空隙之變動。
本實施形態之光罩之應用用途無特別限定。另，如前述，若作為液晶顯示裝置製造用光罩使用，則可獲得顯著效果。例如若將本實施形態之光罩作為TFT基板製造用光罩使用，則近接空隙可控制在特定之容許範圍內，因此可大幅提高圖案線寬或座標之精度。又，若作為CF製造用光罩使用，則例如製造黑色矩陣或色版時，可大幅提高線寬精度或座標精度。又，製造掌管該TFT-CF間之間隙精度之感光間隔物時，該間隔物之形狀(俯視下X方向、Y方向之形狀、Z方向之高度或傾斜(slope)形狀)精度之提高上可獲得顯著效果。
7.關於近接空隙之評估方法
如上述，根據本實施形態，可正確且有效評估將光罩放置於曝光裝置時之近接空隙。
具體言之，將樣本光罩基板安裝於前述近接曝光裝置， 將樣本玻璃基板載置於前述近接曝光裝置之台座，藉由測定前述樣本光罩基板之主表面之複數位置之近接空隙，而獲得表示由位置引起之近接空隙之變動之空隙資料之步驟；
從該空隙資料擷取前述近接曝光裝置固有之變動成份，獲得固有空隙資料之步驟，
使用前述固有空隙資料與特定之空隙變動容許值，藉由求得超過變動容許值之近接空隙之產生位置與其超過量，而可正確且有效評估將光罩放置於曝光裝置時之近接空隙。
<本發明之其他實施態樣>
以上具體說明了本發明之實施形態，但本發明不限於上述實施形態，在不脫離其主旨之範圍內可進行各種變更。
1‧‧‧光罩
2‧‧‧光罩支架
1a‧‧‧光罩吸附路
1b‧‧‧空氣吸引路
3‧‧‧彎曲修正桿
4‧‧‧光罩支架
M‧‧‧光罩
SA‧‧‧氣密室
圖1(a)、(b)係說明專利文獻1記載之曝光裝置之彎曲修正機構之概要圖。
圖2(a)、(b)係說明專利文獻2記載之曝光裝置之彎曲修正機構之概要圖。
圖3(a)、(b)係顯示相對於光罩基板之彎曲之修正之模擬(simulation)之概要圖。
圖4(a)-(n)係顯示本實施形態之光罩基板之製造步驟之一步驟之概要圖，顯示掌握近接空隙之測定及曝光裝置固有之空隙變動之情形。
圖5(a)-(c)係顯示本實施形態之光罩基板之製造步驟之 一步驟之概要圖，(a)係例示近接空隙產生之情形，(b)係例示曝光裝置固有之空隙資料，(c)係例示以使空隙資料抵消之方式形成之光罩基板之表面形狀。
圖6(a)-(f)係顯示於曝光裝置固有之空隙資料套用變動容許值，決定光罩基板之修正形狀之步驟之概要圖。

Claims (24)

  1. 一種光罩基板，其特徵在於：其係用於形成光罩，該光罩於主表面形成轉印用圖案，用於安裝於近接曝光裝置而在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體之間設置近接空隙而進行曝光，來轉印前述轉印用圖案者，於前述主表面上之1個或複數個特定區域中進行去除量與該特定區域外之周邊區域不同的形狀加工而形成凹形狀、凸形狀或凹凸形狀，藉此降低將前述光罩基板安裝於前述近接曝光裝置時產生之前述近接空隙之由位置引起之變動，且前述形狀加工係降低從前述近接空隙之由位置引起之變動所擷取之前述近接曝光裝置固有之變動者，前述近接曝光裝置固有之變動係從藉由前述近接空隙的測定而得到的空隙資料所具有之變動，去除起因於在上述測定中使用的樣本光罩基板或樣本玻璃基板之近接空隙變動的成份。
  2. 如請求項1之光罩基板，其中前述近接曝光裝置固有之變動係從藉由前述近接空隙的測定而得到的空隙資料所具有之變動，去除起因於在上述測定中使用的樣本光罩基板及樣本玻璃基板之近接空隙變動的成份。
  3. 如請求項1或2之光罩基板，其中起因於在上述測定中使用的樣本光罩基板之近接空隙變動的成份係上述光罩基板之平坦度資料。
  4. 如請求項1或2之光罩基板，其中起因於在上述測定中使 用的樣本玻璃基板之近接空隙變動的成份之去除係獲得使用複數個樣本玻璃而得到的上述空隙資料之值的平均而進行者。
  5. 如請求項1或2之光罩基板，其中經進行前述形狀加工之主表面具有基於前述擷取之前述近接曝光裝置固有之變動而決定之修正形狀。
  6. 如請求項1或2之光罩基板，其中前述形狀加工係在前述主表面上僅對包含前述擷取之前述近接曝光裝置固有之變動超過特定空隙變動容許值之區域的特定區域而進行者。
  7. 如請求項1或2之光罩基板，其中前述形狀加工係於前述主表面形成1個或複數個凹部者。
  8. 如請求項1或2之光罩基板，其中前述主表面係長度L1為600~1400mm，短邊L2為500~1300mm之四角形。
  9. 一種光罩基板之製造方法，其特徵在於：前述光罩基板係用於形成光罩，該光罩於主表面形成有轉印用圖案，且用於安裝於近接曝光裝置而在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體之間設置近接空隙而進行曝光，來轉印前述轉印用圖案者，且前述光罩基板之製造方法係測定前述主表面上之複數位置之近接空隙，擷取前述近接空隙之由位置引起之變動中前述近接曝光裝置固有之變動，基於所擷取之前述近接曝光裝置固有之變動與特定之 空隙變動容許值，決定前述光罩基板之主表面之修正形狀，於前述光罩基板之主表面上，實施成為如前述決定之修正形狀之形狀加工。
  10. 如請求項9之光罩基板，其中前述近接曝光裝置固有之變動係從藉由前述近接空隙的測定而得到的空隙資料所具有之變動，去除起因於在上述測定中使用的樣本光罩基板及樣本玻璃基板之近接空隙變動的成份。
  11. 一種光罩基板之製造方法，其特徵在於：前述光罩基板係用於形成光罩，該光罩於主表面形成有轉印用圖案，且用於安裝於近接曝光裝置而在與載置於前述近接曝光裝置之台座之被轉印體之間設置近接空隙而進行曝光，來轉印前述轉印用圖案者，且前述光罩基板之製造方法包含如下步驟：將樣本光罩基板安裝於前述近接曝光裝置上，將樣本玻璃基板載置於前述近接曝光裝置之台座上，藉由測定前述樣本光罩基板之主表面之複數個位置之近接空隙，而獲得表示由位置引起之近接空隙之變動之空隙資料；從前述空隙資料擷取前述近接曝光裝置固有之變動成份，獲得固有空隙資料；使用前述固有空隙資料與特定之空隙變動容許值，獲得對前述光罩基板施行之形狀加工資料；及使用前述形狀加工資料，於前述光罩基板之主表面進行形狀加工。
  12. 如請求項11之光罩基板之製造方法，其中於獲得前述固有空隙資料之步驟中，將前述複數位置之近接空隙之變動中起因於前述樣本光罩基板之近接空隙變動之成份去除。
  13. 如請求項11之光罩基板之製造方法，其中於獲得前述固有空隙資料之步驟中，將前述複數位置之近接空隙之變動中起因於前述樣本玻璃基板之近接空隙變動之成份去除。
  14. 如請求項11之光罩基板，其中前述近接曝光裝置固有之變動係從藉由前述近接空隙的測定而得到的空隙資料所具有之變動，去除起因於在上述測定中使用的樣本光罩基板及樣本玻璃基板之近接空隙變動的成份。
  15. 如請求項11之光罩基板之製造方法，其中前述近接空隙之測定時，為抑制因樣本光罩基板之自身重量所致之彎曲，使用前述近接曝光裝置所具備之彎曲抑制機構。
  16. 如請求項11之光罩基板之製造方法，其中於獲得前述形狀加工資料之步驟中，特定前述固有空隙資料所示之前述近接曝光裝置固有之由位置引起之近接空隙變動中超過前述空隙變動容許值之部分，而對包含前述經特定的部分之特定區域進行形狀加工。
  17. 如請求項11之光罩基板之製造方法，其中前述固有空隙資料中，設近接空隙成最大值之位置之前述主表面之高度為Z1，設前述空隙變動容許值為T時，特定前述主表面上高度低於(Z1-T)之部分，而對包含前述經特定的部分之特定區域進行形狀加工。
  18. 如請求項9至17中任一項之光罩基板之製造方法，其中前述形狀加工係於前述光罩基板之主表面形成1個或複數個凹部者。
  19. 一種光罩基底，其特徵在於：其係在如請求項1至8中任一項之光罩基板之主表面，形成用以形成前述轉印用圖案之光學薄膜。
  20. 一種光罩，其特徵在於：其係藉由將形成於如請求項19之光罩基底之主表面之光學薄膜利用光微影法圖案化，而形成前述轉印用圖案而成。
  21. 如請求項20之光罩，其係用於液晶顯示裝置之製造。
  22. 一種圖案轉印方法，其特徵在於：藉由將如請求項21之光罩安裝於前述近接空隙之測定所使用之前述近接曝光裝置上並進行曝光，而將形成於前述光罩之轉印用圖案轉印於被轉印體上。
  23. 一種液晶顯示裝置之製造方法，其特徵在於使用如請求項22之圖案轉印方法。
  24. 一種近接空隙評估方法，其係近接曝光裝置之近接空隙評估方法，其特徵在於包含如下步驟：將樣本光罩基板安裝於前述近接曝光裝置上，將樣本玻璃基板載置於前述近接曝光裝置之台座上，藉由測定前述樣本光罩基板之主表面之複數位置之近接空隙，而獲得表示由位置引起之近接空隙變動之空隙資料；從前述空隙資料擷取前述近接曝光裝置固有之變動成份，獲得固有空隙資料；及 使用前述固有空隙資料與特定之空隙變動容許值，求取超過變動容許值之近接空隙產生位置與其超過量。
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