TWI613508B - 光罩、光罩之設計方法、光罩基底、及顯示裝置之製造方法 - Google Patents

光罩、光罩之設計方法、光罩基底、及顯示裝置之製造方法 Download PDF

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TWI613508B TW105115076A TW105115076A TWI613508B TW I613508 B TWI613508 B TW I613508B TW 105115076 A TW105115076 A TW 105115076A TW 105115076 A TW105115076 A TW 105115076A TW I613508 B TWI613508 B TW I613508B
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Abstract

本發明提供一種於圖案之轉印時能夠形成有利之形狀之抗蝕劑圖案且顯示優異之轉印性之光罩、光罩之製造方法、光罩之設計方法、光罩基底、及顯示裝置之製造方法。
光罩係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案。上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出。於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為g，將對於h射線之相位偏移量(度)設為h，將對於i射線之相位偏移量(度)設為i時，滿足i>g，且該等g、h、i之中，成為最接近180度之值者為

Description

光罩、光罩之設計方法、光罩基底、及顯示裝置之製造方法
本發明係關於一種於透明基板上具有轉印用圖案之光罩。尤其，關於有利於製造顯示裝置之光罩、該光罩之製造方法、該光罩之設計方法、用以製造該光罩之光罩基底、使用該光罩製造顯示裝置之方法。
根據專利文獻1，提出有為了製造FPD(flat panel display，平板顯示器)元件而使用將相位反轉膜及遮光膜圖案依序蝕刻而成之光罩。
此處，為了利用FPD元件之製造中所使用之光罩提高圖案之解像度，若使光源之波長變短而使透鏡大型化，則會引起透鏡之焦點深度較低而獲得實用性之圖案之解像度時存在限制之問題，且記載有具有相位反轉膜之光罩。而且，相位反轉膜之對於i射線、h射線、g射線之相位差偏差理想為10°以下。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-230379號公報
目前，於包含液晶顯示裝置或EL(Electroluminescence，電致發光)顯示裝置等之顯示裝置中，業者期望更明亮、且省電力、並且高精細、高速顯示、廣視角等之顯示性能之提高。
例如，就用於上述顯示裝置之薄膜電晶體(Thin Film Transistor，「TFT」)而言，構成TFT基板之複數個圖案中，形成於層間絕緣膜之接觸孔若不發揮確實地使上層及下層之圖案連接之作用則無法保證正確之動作。另一方面，為了使顯示裝置之開口率極大，設為明亮、省電力之顯示裝置，而要求接觸孔之徑充分地小。伴隨此，業者期望形成此種接觸孔之光罩所具備之孔圖案之徑亦微細化(例如未達4μm)。例如，認為需要徑為2.5μm以下，進而徑為2.0μm以下之孔圖案，不久的將來，亦期望具有低於其之1.5μm以下之徑之圖案之形成。根據如此之背景，需要能夠將微小之接觸孔確實地轉印之顯示裝置之製造技術。
於顯示裝置製造用之微影領域中，作為LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)用(或FPD用)等而眾所周知之曝光裝置之NA(Numerical Aperture，數值孔徑)為0.08~0.10左右，曝光之光源亦包含i射線、h射線、g射線，使用寬波長區域之情況較多，實現較高之生產效率、有利之成本。
然而，如上所述，於顯示裝置製造用之微影領域中，圖案之微細化要求亦較先前變高。本發明者試圖解決為了不使生產性或成本劣化，而穩定進行更微細之顯示裝置之製造之課題。
於上述專利文獻1中，利用如下，即，若將相位反轉膜用於光罩圖案，則於相位反轉膜之交界處藉由曝光之光之抵消干擾而提高解像度。期望相位反轉膜係以對於i射線、h射線、g射線之相位差接近180°之方式形成，由於不可避免相位差根據波長而不同，故而期望使對於曝光之光之相位差偏差儘可能小。而且，於該情形時，亦可對於 任何波長之曝光之光均將相位反轉膜之相位差設為180°。
然而，為了使相位差偏差儘可能小，必須開發具有此種物性之膜素材，而其材料之探索並不容易。
因此，本發明之目的在於獲得圖案之轉印時可形成有利之形狀之抗蝕劑圖案、且顯示優異之轉印性之光罩，為了達成該目的，本發明者以發現即便使用具有相位差偏差之膜素材，亦能夠實現解像性優異之轉印之光罩為課題，進行銳意研究，從而完成了本發明。
本發明之構成1係一種光罩，其特徵在於：其係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案者，且上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00001
g，將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00002
h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00003
i時，滿足
Figure TWI613508BD00004
i>
Figure TWI613508BD00005
g，且該等
Figure TWI613508BD00006
g、
Figure TWI613508BD00007
h、
Figure TWI613508BD00008
i之中，成為最接近180度之值者為
Figure TWI613508BD00009
g。
本發明之構成2係如構成1之光罩，其特徵在於：於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15。
本發明之構成3係如構成1或2之光罩，其特徵在於：於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，將對於i射線之透過率設為Ti(%)時，為 Ti<Tg。
本發明之構成4係如構成1至3中任一項之光罩，其特徵在於：上述轉印用圖案包含徑為4μm以下之孤立孔圖案。
本發明之構成5係如構成1至4中任一項之光罩，其中上述光罩係將包含i射線~g射線之波長區域之光作為曝光之光而應用之光罩。
本發明之構成6係如構成1至5中任一項之光罩，其中於上述透明基板上進而具備經圖案化之遮光膜。
本發明之構成7係如構成1至6中任一項之光罩，其中上述光罩具備顯示裝置製造用之轉印用圖案。
本發明之構成8係一種光罩基底，其係於透明基板上形成有相位偏移膜，且用以藉由將上述相位偏移膜圖案化而形成轉印用圖案從而形成光罩者，上述光罩基底之特徵在於：於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00010
g，將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00011
h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00012
i時，滿足
Figure TWI613508BD00013
i>
Figure TWI613508BD00014
g，且該等
Figure TWI613508BD00015
g、
Figure TWI613508BD00016
h、
Figure TWI613508BD00017
i之中，成為最接近180度之值者為
Figure TWI613508BD00018
g。
本發明之構成9係如構成8之光罩基底，其中於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15。
本發明之構成10係如構成8或9之光罩基底，其特徵在於：於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，將對於i射線之透過率設為Ti(%)時，為 Ti<Tg。
本發明之構成11係如構成8至10中任一項之光罩基底，其特徵在於：係用以製造光罩之光罩基底，該光罩係將包含i射線~g射線之波長區域之光作為曝光之光而應用。
本發明之構成12係如構成8至11中任一項之光罩基底，其中於上述相位偏移膜上進而形成有遮光膜。
本發明之構成13係一種光罩之製造方法，其具有如下步驟：準備如構成8至12中任一項之光罩基底；及藉由將上述光罩基底所具有之上述相位偏移膜圖案化而形成轉印用圖案。
本發明之構成14係一種光罩之設計方法，其特徵在於：其係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案之光罩之設計方法，且上述光罩係用以藉由於複數個波長具有強度峰值之曝光之光而將上述轉印用圖案轉印至被轉印體者，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15，且於將上述複數個波長中處於最長波長側之光之波長設為α，將上述複數個波長中處於較α短波長側之任意之波長設為β，將該波長α中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00019
α，將上述波長β中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00020
β時，滿足
Figure TWI613508BD00021
β>
Figure TWI613508BD00022
α， 且，以上述
Figure TWI613508BD00023
α較上述
Figure TWI613508BD00024
β而與180度之差變小之方式，選擇上述相位偏移膜之物性及膜厚。
本發明之構成15係一種顯示裝置之製造方法，其係包含使用曝光裝置將光罩所具有之轉印用圖案轉印至被轉印體上之步驟之顯示裝置之製造方法，且上述轉印之步驟包含將於複數個波長包含強度峰值之曝光之光照射至上述轉印用圖案，該顯示裝置之製造方法之特徵在於：上述光罩於透明基板上具備將相位偏移膜圖案化而成之轉印用圖案，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15，且，於將上述複數個波長中處於最長波長側之光之波長設為α，將上述複數個波長中處於較α短波長側之任意之波長設為β，將該波長α中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00025
α，將上述波長β中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00026
β時，滿足
Figure TWI613508BD00027
β>
Figure TWI613508BD00028
α，且，使用具有如上述
Figure TWI613508BD00029
α較上述
Figure TWI613508BD00030
β而與180度之差變小之物性及膜厚之相位偏移膜，形成上述轉印用圖案。
根據本發明，獲得於圖案之轉印時，能夠形成有利之形狀之抗蝕劑圖案，且顯示優異之轉印性之光罩。
10‧‧‧相位偏移膜
20‧‧‧孤立孔圖案
30‧‧‧抗蝕劑膜
A‧‧‧蝕劑圖案端部
B‧‧‧抗蝕劑凹陷位置
D‧‧‧孤立圖案之徑
H‧‧‧高度之差
L‧‧‧膜厚
M‧‧‧膜厚
N‧‧‧膜厚
圖1(a)~(d)係表示轉印有孔圖案之抗蝕劑膜之剖面及用於該孔圖案之轉印之光罩的圖。
圖2係曝光為圖1所示之光罩之孔圖案之情形時之光強度曲線。
圖3係表示相位偏移膜之厚度及與該厚度中之相位偏移量對應之ILS(Image Log Slope，圖像對數斜率)及對比度之變化之曲線圖。
圖4係表示相位偏移膜之厚度及與該厚度中之透過率對應之ILS及對比度之變化之曲線圖。
本發明之光罩係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案之光罩。而且，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出。
進而，於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00031
g，將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00032
h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00033
i時，滿足
Figure TWI613508BD00034
i>
Figure TWI613508BD00035
g，且該等
Figure TWI613508BD00036
g、
Figure TWI613508BD00037
h、
Figure TWI613508BD00038
i之中，成為最接近180度之值者為
Figure TWI613508BD00039
g。再者，於本案中，所謂「成為最接近180度之值」包含等於180度之情形。
作為用於本發明之光罩之透明基板，能夠使用將玻璃等透明材料平坦、平滑地研磨而成者。作為顯示裝置製造用之光罩，較佳為主表面為一邊300mm以上之四邊形。
本發明之光罩所具有之轉印用圖案具備：相位偏移部，其係於透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使透明基板表面露出。
此種光罩(亦稱為相位偏移光罩)係使透過相位偏移部之光之相位反轉(180度偏移)，藉由成為相反相位之光之干涉作用，而降低相位偏移部與透光部之交界附近之光強度。而且，係欲藉由對被轉印體所接收之光強度分佈帶來影響，而提高解像性者。若相位偏移部所具有之曝光之光之透過率T(%)過低，則存在相位偏移部之解像性之提高效果降低之傾向。又，若相位偏移部所具有之曝光之光之透過率T(%)過高，則存在下述之抗蝕劑厚度之損失變得明顯之傾向。考慮如此方面，較佳為3<T<15。例如，於使用對於g射線之透過率為Tg(%)之相位偏移膜時，能夠設為3<Tg<15。
另一方面，於用於顯示裝置製造用之曝光裝置中，使用包含複數個波長之曝光之光(亦稱為寬波長光)。使用例如於i射線(波長365nm)、h射線(波長405nm)、g射線(波長436nm)具有峰值且將超高壓水銀燈作為光源之曝光之光，藉此可有效率地進行對面積較大之光罩之曝光。
但是，於曝光之光包含複數個波長之情況下，於具有單一之相位偏移膜之相位偏移光罩中難以使相位對於該等之任一波長正確地反轉(即，180度相位偏移)。因此，對於相位偏移膜而言，有利的是獲得即便考慮根據光之波長而相位偏移量變化的情況(具體而言即便如上所述為
Figure TWI613508BD00040
i>
Figure TWI613508BD00041
g)，亦具有優異之轉印性之光罩。
再者，於本發明中，於將相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，將對於i射線之透過率設為Ti(%)時，較佳為Ti<Tg。
存在滿足此種條件之優異之相位偏移膜材料。
更佳為，進而，於將相位偏移膜所具有之對於h射線之透過率設 為Th(%)時，為Ti<Th<Tg。
本發明者研究了用以使用此種素材，可將微細圖案具有充分之CD(Cristal Dimension，晶體尺寸)精度與穩定性地轉印之方法。
於本發明之光罩中，於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00042
g，將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00043
h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00044
i時，該等
Figure TWI613508BD00045
g、
Figure TWI613508BD00046
h、
Figure TWI613508BD00047
i之中，成為最接近180度之值者為
Figure TWI613508BD00048
g。再者，所謂「成為最接近180度之值」包含等於180度之情形為如上所述。
即，本發明之光罩具有相位偏移膜，該相位偏移膜具有對於i射線、h射線、g射線中為最長波長側之g射線，較i射線或h射線而具有180度或接近其之相位偏移效果。換言之，發現於用以使用寬波長光進行曝光之光罩中，有利的是以長波長側之波長(此處為曝光之光所具有之峰值之中最長波長側之g射線)為基準，以具有180度或最接近其之相位偏移量之方式進行光罩之設計。
以下，作為寬波長光，以用於i射線、h射線、g射線之波長具有峰值之曝光之光之情形為例進行說明。
i射線係該等3個波長之中最短波長。若相對於轉印用圖案所具有之微細尺寸部分，而波長充分地短，則考慮期待更高之解像性，考慮以上述3個波長中i射線為基準進行光罩之膜設計。即，係使用對於i射線波長(365nm)顯示最接近180度之相位偏移之相位偏移膜製造相位偏移光罩之方法。於該情形時，於離i射線最遠之g射線中，相位偏移 量自180度相當偏離(例如，成為150~160度)，因而預想對於g射線之相位偏移效果降低。為了避免此情況，亦考慮對於該等3個波長之中位於大致中央之h射線，使相位偏移量最接近180度之設計。但是，並未驗證包含上述之光罩設計實際會如何對轉印性帶來影響。
於顯示裝置之製造步驟中，將光罩所具有之轉印用圖案轉印至塗佈形成於被轉印體上(例如顯示器基板)之抗蝕劑膜(例如，正型光阻膜)，顯影後，獲得抗蝕劑圖案。然後，對該被轉印體所具有之薄膜進行蝕刻加工。此時，明確該抗蝕劑圖案之形狀之良否會大幅度左右蝕刻精度。
例如，若欲將較小之孔圖案轉印至形成於該被轉印體上之抗蝕劑膜，則隨著孔徑變小而解像困難。因此，若為了使其轉印而使用相位偏移光罩，則伴隨所照射之光量之增加，而於所形成之抗蝕劑圖案中，產生孔周圍之抗蝕劑膜之厚度消失之抗蝕劑損傷。作為參考例，於圖1(a)、(b)中表示顯示該情況之模擬結果。此處，圖1(a)係表示於利用FPD用曝光裝置使圖1(c)所示之相位偏移光罩曝光之情形時，形成於抗蝕劑膜30之抗蝕劑圖案剖面。圖1(b)係表示於利用FPD用曝光裝置使圖1(d)所示之相位偏移光罩曝光之情形時，形成於抗蝕劑膜30之抗蝕劑圖案剖面。
又，圖1(c)、(d)所示之相位偏移光罩係於對於i射線之透過率Ti為5%之相位偏移膜10形成有正方形之孤立孔圖案20者。圖1(c)所示之光罩中之孤立孔圖案之徑(此處為孤立孔圖案20之一邊之長度)為3.0μm，圖1(d)所示之光罩中之孤立孔圖案之徑為2.5μm。
對於作為蝕刻光罩發揮功能而言優異的抗蝕劑圖案之形狀有利的是邊緣之傾斜豎起(圖1(b)所示之角度θ儘量接近垂直)，此時，獲得穩定之蝕刻精度，結果獲得優異之尺寸精度。然而，如圖1(a)與(b)所示，觀察到若圖案徑變小則θ變小，抗蝕劑圖案端部之傾斜(傾倒)變 得明顯之傾向。
又，於抗蝕劑殘膜部分中，有利的是殘存有充分之厚度之抗蝕劑，然而於徑較小之圖1(b)中，與(a)相比，厚度較小。相位偏移膜由於具有特定之光透過率，故而於邊緣附近因光之干擾而光強度降低，於自邊緣稍微離開之處，產生所謂旁瓣。結果，產生損及抗蝕劑殘膜之厚度之缺點。尤其，於透過光強度分佈中，於產生旁瓣之位置附近，於抗蝕劑產生凹陷，殘膜量取極小值(圖1(b)之B點)。
因此，較理想的是抗蝕劑之殘膜厚之最小部分，即，抗蝕劑圖案端部(圖1(b)之A點，以下亦稱為邊緣位置)與上述抗蝕劑凹陷位置(圖1(b)之B點，以下亦稱為旁瓣位置)之高度之差(圖1(b)之H)較大。
根據以上，可知有意義的是抗蝕劑圖案形狀之良否係藉由抗蝕劑圖案端部之斜率θ與抗蝕劑殘膜最小部分之厚度H而評價。評價其之指標若以透過光罩之光所形成之光學像考慮，則可設為ILS(Image Log-Slope)與對比度(Michelson Contrast，邁克爾遜對比度)，認為有利的是採用可使該等之數值充分地高之條件。此可參照圖2所示之透過光強度曲線，利用以下之參數表達。圖2係作為於曝光為如圖1(c)、(d)之圖案時所形成之光學像之光強度曲線，於圖中，A'對應於邊緣位置，B'對應於旁瓣位置。
Figure TWI613508BD00049
Figure TWI613508BD00050
此處，I(Xedge)係於光強度分佈中，與圖案之邊緣位置對應之位置Xedge之光強度。
I(Xsidelobe)係於光強度分佈中，與旁瓣位置對應之位置Xsidelobe之光強度。
圖3係表示使用具有徑為3μm之孤立孔圖案之相位偏移光罩，以與圖1相同之曝光條件，轉印至塗佈於被轉印體上之正型光阻之情形時，根據相位偏移膜之厚度之變化(上側橫軸)及與其連動之相位偏移量(下側橫軸)，而ILS(左側縱軸)與對比度(右側縱軸)如何變化之模擬結果。
本模擬中所應用之條件係設為曝光裝置之光學系統之NA(數值孔徑)為0.083，σ(同調因子)為0.7，相位偏移膜包含MoSi。該相位偏移膜係於曝光之光之波長區域內，具有透過率對於波長為正之關聯者。
於下側橫軸，所使用之相位偏移膜係將對於i射線(365nm)、h射線(405nm)、g射線(436nm)正好相位偏移180度之膜厚分別記載為L、M、N。即，若作為膜厚L使用該相位偏移膜，則係i射線基準之相位偏移膜，若作為膜厚M使用，則係h射線基準之相位偏移膜，若作為膜厚N使用，則係g射線基準之相位偏移膜。
如根據圖3所理解所示，於ILS中，於h射線基準之時表示最大值，於i射線、g射線基準中，緩慢下降。另一方面，於對比度中，由於在該波長區域中單調遞增，故而於最大波長側，表示最高之數值。即，若波長變短，則急遽降低。
認為若僅考慮ILS，即所形成之抗蝕劑圖案之邊緣傾斜形狀，則應用對於h射線相位偏移180度之膜(以下稱為h射線基準偏移膜)最佳。然而，若一起考慮對比度，即，目標圖案周邊之抗蝕劑損失之影響，則選擇以g射線設為180度之膜厚(設為g射線基準偏移膜)之情形倒是更有利之情況變得明確。其原因在於，g射線基準偏移膜對於h射線基準之偏移膜而言，於ILS中稍微差，就對比度而言，可享受較其優異之優點。實際上，若為使用圖3所例示之g射線基準相位偏移膜之 光罩，則顯示ILS具有1.50以上之值、且對比度為0.6以上之優異之轉印性。
為了對相位偏移光罩之透過率進行研究，而於橫軸表示相位偏移膜之透過率者為圖4。
據此，可理解於對於g射線之透過率Tg為3~15%之區域中，ILS與對比度之平衡較佳。更佳之透過率Tg為3~10%。
於本發明中，設為可應用對於波長而透過率具有正之關聯之相位偏移膜，可設為於對於g射線之透過率Tg(%)與對於i射線之透過率Ti(%)之間，3≦Tg-Ti≦10
成立之情形。
更佳為，4≦Tg-Ti≦9
但是，即便Tg-Ti之數值未達4，亦獲得本發明之效果。
又，作為可應用於本發明之相位偏移膜之相位偏移特性，於對於g射線之相位偏移量
Figure TWI613508BD00051
g(deg)與對於i射線之相位偏移量
Figure TWI613508BD00052
i(deg)之間，15≦
Figure TWI613508BD00053
i-
Figure TWI613508BD00054
g≦40
成立之情形為較佳之例。
更具體而言，為20≦
Figure TWI613508BD00055
i-
Figure TWI613508BD00056
g≦35。
於本發明之相位偏移膜中，
Figure TWI613508BD00057
g較
Figure TWI613508BD00058
i或
Figure TWI613508BD00059
h更接近180度。
Figure TWI613508BD00060
g既可為等於180度或不等於180度之情形，亦可為特定之差之範圍內。較佳 為，
Figure TWI613508BD00061
g與180度之差為30度以下，更佳為20度以下，進而較佳為10度以下即可。
作為對於各波長之相位偏移量，較佳為150<
Figure TWI613508BD00062
g<210
且，180<
Figure TWI613508BD00063
i<240
之情形。
又，於將對於h射線之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00064
h(deg)時，例示160<
Figure TWI613508BD00065
h<220
成立之情形。
進而，較佳為190<
Figure TWI613508BD00066
i<230 175<
Figure TWI613508BD00067
h<215 160<
Figure TWI613508BD00068
g<200。
又，如根據上述所理解所示，本發明之光罩係作為使用包含i射線、h射線、g射線之波長區域作為曝光之光之光罩而發揮顯著之效果。
本發明之相位偏移膜之材料例如可設為含有Si、Cr、Ta、Zr等之膜，可自該等之氧化物、氮化物、碳化物等選擇適當者。作為Si含有膜，可使用Si之化合物(SiON等)、或過渡金屬矽化物(MoSi等)、或其化合物。作為MoSi之化合物，例示MoSi之氧化物、氮化物、氧化氮化物、氧化氮化碳化物等。
於將相位偏移膜設為Cr含有膜之情形時，可使用Cr之化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氧化氮化物、碳化氮化物、氧化氮化碳化物)。
當然，本發明之光罩只要不損及本發明之效果，亦可具有相位 偏移膜以外之膜或膜圖案。例如，可列舉遮光膜、蝕刻終止膜、抗反射膜、電荷調整膜等。於該情形時，較佳為於與本發明之相位偏移膜相接之上述膜中，設為與相位偏移膜具有相互蝕刻選擇性之材料。作為素材候補，能夠自對於相位偏移膜所列舉之素材中選擇。
本發明之光罩之用途並無特別限制。但是，作為轉印用圖案，於具有微細之尺寸者中有利，尤其於孤立圖案中有利。
例如，可列舉轉印用圖案包含徑為4μm以下之孤立孔圖案之情形。較佳為未達3.5μm，更佳為未達3μm，進而較佳為未達2.5μm之孤立孔圖案之情形時，發明之效果顯著。如亦根據上述圖1所理解所示，存在徑為2μm或其以下之圖案亦有用於今後之顯示裝置之動向，此種圖案亦可應用本發明。
此處，所謂圖案之徑，若圖案之形狀為圓則可設為直徑，若為正方形則可設為一邊之長度，若為其他正多邊形則可設為外切圓之直徑，若為長方形則可設為短邊之長度。
此處，所謂孤立(iso)圖案係指以下者。即，於將複數個圖案規則地排列，因透過光之干擾而相互帶來光學性之作用從而形成轉印像者設為密集(dense)圖案時，將除此以外者稱為孤立圖案。
更佳為，於1個孤立圖案之徑為Dμm時，於距該圖案之外緣至少2D之距離之範圍不存在其他圖案。例如，例示如下情形，即，於Dμm之透光部為由相位偏移部包圍之形狀之孤立圖案時，於距該透光部之外緣至少2D之距離之範圍，僅存在相位偏移部。較佳為係指於3D之範圍不存在其他圖案。
再者，孔圖案可設為形成於上述相位偏移膜之「沖孔」(開口)圖案。
如上所述之孔圖案於欲獲得之顯示裝置中，可為用以形成接觸孔之圖案，但不限於該用途。
本發明之光罩所具備之轉印用圖案係可轉印至被轉印體上之抗蝕劑膜，形成良好之形狀之抗蝕劑圖案者，該抗蝕劑膜可設為光阻膜。無正型、負型之限制，但較佳為正型之情形。一般而言，用於製造顯示裝置之光阻適合於以高壓水銀燈為光源之曝光，於i射線、h射線、g射線之波長區域具有感度，對於較該等高波長側、或低波長側之光而感度降低。
於上述中，對g射線基準之相位偏移膜之優勢進行了說明。再者，於設計光罩時，有利的是曝光之光中所包含之複數個波長中相對於長波長側之波長之相位偏移量較相對於除此以外之波長者更接近180度，於該情形時獲得本發明之效果。本發明包含此種光罩之設計方法。
本發明之光罩亦可進而具有藉由使遮光膜圖案化而獲得之遮光膜圖案。於該情形時，該遮光膜圖案既可為轉印用圖案之一部分，亦可處於轉印用圖案之區域外。於前者之情形時，作為轉印用圖案，可設為除了透光部、相位偏移部外還包含形成有相位偏移膜與遮光膜而成之遮光部。於後者之情形時，亦可為製品識別用之標記圖案、或製造光罩時或使用時所使用之對準圖案。
本發明之光罩之用途如上所述無限制，於顯示裝置(包含作為LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極體)眾所周知者)中，獲得優異之效果。
本發明包含能夠為了獲得上述光罩而利用之光罩基底。該光罩基底係於透明基板上形成有相位偏移膜之光罩基底，且係用以藉由將上述相位偏移膜圖案化而形成轉印用圖案而形成光罩之光罩基底，於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00069
g， 將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00070
h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
Figure TWI613508BD00071
i時，滿足
Figure TWI613508BD00072
i>
Figure TWI613508BD00073
g，且，該等
Figure TWI613508BD00074
g、
Figure TWI613508BD00075
h、
Figure TWI613508BD00076
i之中，成為最接近180度之值者為
Figure TWI613508BD00077
g。再者，所謂「成為最接近180度之值」，包含等於180度之情形。
較佳為，於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，將對於i射線之透過率設為Ti(%)時，為Ti<Tg。
關於相位偏移膜之特徵，係如上所述。
而且，本發明包含如下之光罩之製造方法，即，準備上述光罩基底，將該光罩基底所具備之相位偏移膜圖案化而形成轉印用圖案。
又，本發明包含光罩之設計方法。即，一種光罩之設計方法，其特徵在於：其係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案之光罩之設計方法，且上述光罩係用以藉由於複數個波長具有強度峰值之曝光之光而將上述轉印用圖案轉印至被轉印體者，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15，且於將上述複數個波長中處於最長波長側之光之波長設為α，將該波長α中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00078
α時，以上述
Figure TWI613508BD00079
α較上述複數個波長中α以外之波長中之相位偏移量而與 180度之差變小之方式，決定上述相位偏移膜之物性及膜厚。
此處，所謂複數個波長，係指包含於光罩之曝光時所使用之抗蝕劑所具有之感度區域者。又，此處，相位偏移膜之特徵等亦與上述者相同。
例如，上述相位偏移膜可於上述複數個波長之區域，波長與光透過率之值具有正之關聯。
以本發明之設計方法設計之光罩可應用公知之步驟而製造。即，藉由濺鍍等成膜方法，而將相位偏移膜成膜於透明基板上，於表面上形成抗蝕劑膜，藉此準備帶抗蝕劑之光罩基底。抗蝕劑可設為正或負型光阻，例如可設為正型。對於該光罩基底，使用描畫裝置描畫所期望之圖案。作為此處所使用之描畫裝置，可使用雷射描畫裝置等。繼而，藉由公知之顯影劑而將抗蝕劑顯影，將經形成之抗蝕劑圖案作為光罩，對相位偏移膜進行蝕刻。蝕刻既可為乾式蝕刻亦可為濕式蝕刻，但作為顯示裝置製造用光罩，更佳為濕式蝕刻。其原因在於，以具有大尺寸、多樣化尺寸之基板作為對象而蝕刻比較容易。蝕刻後，將抗蝕劑圖案去除，而完成形成有相位偏移膜之轉印用圖案之光罩。根據光罩之用途，除了上述步驟以外，亦可藉由公知之方法附加遮光膜、或其他膜之成膜、描畫、圖案化步驟，而形成欲獲得之轉印用圖案。
進而，本發明包含使用上述光罩之顯示裝置之製造方法。
即，一種顯示裝置之製造方法，其係包含使用曝光裝置將光罩所具有之轉印用圖案轉印至被轉印體上之步驟之顯示裝置之製造方法，且上述轉印之步驟包含將於複數個波長包含強度峰值之曝光之光照射至上述轉印用圖案，該顯示裝置之製造方法之特徵在於：上述光罩於透明基板上具備將相位偏移膜圖案化而成之轉印用 圖案，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15，且，於將上述複數個波長中處於最長波長側之光之波長設為α，將該波長α中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
Figure TWI613508BD00080
α時，使用具有如上述
Figure TWI613508BD00081
α較上述複數個波長中α以外之波長中之相位偏移量而與180度之差變小之物性及膜厚之相位偏移膜，形成上述轉印用圖案。
此處，所謂複數個波長，亦係指包含於光罩之曝光時所使用之抗蝕劑所具有之感度區域者。又，作為此處所使用之曝光裝置，較佳地使用具備數值孔徑(NA)為0.08~0.15、同調因子(σ)為0.5~1.0左右之光學系統之等倍曝光之裝置。
關於使用如i射線~g射線之寬波長區域之光進行曝光之光罩之轉印性，有利的是以最長波長側之波長為基準，設定180度相位偏移，具有超過預測之作用效果。
再者，較佳為，於僅使用i射線與h射線進行曝光之光罩中，相位偏移量
Figure TWI613508BD00082
i與
Figure TWI613508BD00083
h中
Figure TWI613508BD00084
h更接近180度。
L‧‧‧膜厚
M‧‧‧膜厚
N‧‧‧膜厚

Claims (18)

  1. 一種光罩，其特徵在於：其係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案者，且上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
    Figure TWI613508BC00001
    g，將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
    Figure TWI613508BC00002
    h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
    Figure TWI613508BC00003
    i時，滿足
    Figure TWI613508BC00004
    i>
    Figure TWI613508BC00005
    g，且該等
    Figure TWI613508BC00006
    g、
    Figure TWI613508BC00007
    h、
    Figure TWI613508BC00008
    i之中，成為最接近180度之值者為
    Figure TWI613508BC00009
    g。
  2. 如請求項1之光罩，其中於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15。
  3. 如請求項1或2之光罩，其中於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，對於i射線之透過率設為Ti(%)時，為Ti<Tg。
  4. 如請求項1或2之光罩，其中於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，對於i射線之透過率設為Ti(%)時，3≦Tg-Ti≦10。
  5. 如請求項1或2之光罩，其中上述轉印用圖案包含孔圖案。
  6. 如請求項1或2之光罩，其中上述轉印用圖案包含徑為4μm以下之孤立孔圖案。
  7. 如請求項1或2之光罩，其中上述光罩係將包含i射線~g射線之波長區域之光作為曝光之光而應用之光罩。
  8. 如請求項1或2之光罩，其中於上述透明基板上進而具備經圖案化之遮光膜。
  9. 如請求項1或2之光罩，其中上述光罩具備顯示裝置製造用之轉印用圖案。
  10. 如請求項1或2之光罩，其中上述相位偏移膜滿足下列條件，150<
    Figure TWI613508BC00010
    g<210且，180<
    Figure TWI613508BC00011
    i<240。
  11. 一種光罩基底，其係於透明基板上形成有相位偏移膜，且用以藉由將上述相位偏移膜圖案化而形成轉印用圖案從而形成光罩者，上述光罩基底之特徵在於：於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之相位偏移量(度)設為
    Figure TWI613508BC00012
    g，將上述相位偏移膜所具有之對於h射線之相位偏移量(度)設為
    Figure TWI613508BC00013
    h，將上述相位偏移膜所具有之對於i射線之相位偏移量(度)設為
    Figure TWI613508BC00014
    i時，滿足
    Figure TWI613508BC00015
    i>
    Figure TWI613508BC00016
    g，且該等
    Figure TWI613508BC00017
    g、
    Figure TWI613508BC00018
    h、
    Figure TWI613508BC00019
    i之中，成為最接近180度之值者為
    Figure TWI613508BC00020
    g。
  12. 如請求項11之光罩基底，其中於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15。
  13. 如請求項11或12之光罩基底，其中於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)，對於i射線之透過率設為Ti(%) 時，為Ti<Tg。
  14. 如請求項11或12之光罩基底，其係用以製造光罩之光罩基底，該光罩係將包含i射線~g射線之波長區域之光作為曝光之光而應用。
  15. 如請求項11或12之光罩基底，其中於上述相位偏移膜上進而形成有遮光膜。
  16. 一種光罩之製造方法，其具有如下步驟：準備如請求項11至15中任一項之光罩基底；及藉由將上述光罩基底所具有之上述相位偏移膜圖案化而形成轉印用圖案。
  17. 一種光罩之設計方法，其特徵在於：其係於透明基板上具備包含經圖案化之相位偏移膜之轉印用圖案之光罩之設計方法，且上述光罩係用以藉由於複數個波長具有強度峰值之曝光之光而將上述轉印用圖案轉印至被轉印體者，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15，且於將上述複數個波長中處於最長波長側之光之波長設為α，將上述複數個波長中處於較α短波長側之任意之波長設為β，將該波長α中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
    Figure TWI613508BC00021
    α，將上述波長β中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
    Figure TWI613508BC00022
    β時，滿足
    Figure TWI613508BC00023
    β>
    Figure TWI613508BC00024
    α， 且，以上述
    Figure TWI613508BC00025
    α與180度之差小於上述任意之β中之
    Figure TWI613508BC00026
    β與180度之差的方式，選擇上述相位偏移膜之物性及膜厚。
  18. 一種顯示裝置之製造方法，其係包含使用曝光裝置將光罩所具有之轉印用圖案轉印至被轉印體上之步驟之顯示裝置之製造方法，且上述轉印之步驟包含將於複數個波長包含強度峰值之曝光之光照射至上述轉印用圖案，該顯示裝置之製造方法之特徵在於：上述光罩於透明基板上具備將相位偏移膜圖案化而成之轉印用圖案，上述轉印用圖案包含：相位偏移部，其係於上述透明基板上形成有相位偏移膜；及透光部，其使上述透明基板露出；於將上述相位偏移膜所具有之對於g射線之透過率設為Tg(%)時，為3<Tg<15，且，於將上述複數個波長中處於最長波長側之光之波長設為α，將上述複數個波長中處於較α短波長側之任意之波長設為β，將該波長α中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
    Figure TWI613508BC00027
    α，將上述波長β中之上述相位偏移膜之相位偏移量設為
    Figure TWI613508BC00028
    β時，滿足
    Figure TWI613508BC00029
    β>
    Figure TWI613508BC00030
    α，且，使用具有上述
    Figure TWI613508BC00031
    α與180度之差小於上述任意之β中之
    Figure TWI613508BC00032
    β與180度之差的物性及膜厚之相位偏移膜，形成上述轉印用圖案。
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