TWI622849B - 光罩、光罩組、光罩之製造方法、及顯示裝置之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種即使是就更微細化、積體度高之顯示裝置，也能夠高良率、穩定地生產之光罩、及其製造方法。

本發明係一種光罩，其特徵在於：其係具有將於透明基板上形成之半透光膜及遮光膜分別圖案化而獲得之轉印用圖案者，且上述轉印用圖案包含透光部、遮光部、半透光部、及半透光邊緣部，上述透光部與寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接，上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。

Description

光罩、光罩組、光罩之製造方法、及顯示裝置之製造方法

本發明係關於一種圖案之位置精度優異之光罩。特別是關於一種能夠有利地用作顯示裝置製造用光罩之光罩及光罩組、光罩之製造方法、以及使用光罩之顯示裝置之製造方法。

於製造顯示裝置時，已知有使用一種藉由使用3階調以上之光罩而省去微影步驟之圖案形成方法。

例如，於專利文獻1中記載有一種顯示裝置製造用階調光罩，其係用於製造顯示裝置，以不同順序積層有透明基板、遮光膜、及具有透過率調整功能之半透明膜，且具有於上述透明基板上設置有上述遮光膜之遮光區域、於上述透明基板上僅設置有上述半透明膜之半透明區域、及於上述透明基板上未設置上述遮光膜及上述半透明膜之任一者之透過區域。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2013-61670號公報

於顯示裝置之製造中，多利用具備轉印用圖案之光罩，該轉印用圖案基於所欲獲得之元件之設計而獲得。對於搭載於智慧型手機或平板終端等元件之液晶顯示裝置或有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示裝置，不僅要求明亮且低耗電、進而動作速度快，還要求高解析度、寬視角等較高之畫質。因此，針對用於上述用途之光罩所具有之圖案，處於產生更加微細化、高密度化之要求之動向。

然而，顯示裝置等電子元件係藉由形成有圖案之複數個薄膜(層：Layer)之積層而立體地形成。因此，該等複數個層之各自之座標精度之提高、及相互之座標之匹配成為關鍵。即，若每個層之圖案座標精度均未滿足特定水準，則所完成之元件中會發生誤動作等不良情況。因此，各層所要求之座標偏差之允許範圍日趨嚴格。

例如，於應用於液晶顯示裝置之彩色濾光片中，亦趨向於為了實現更明亮之顯示畫面，而將黑矩陣(BM)、以及如主感光性間隔件及副感光性間隔件之感光性間隔件(PS)之配置面積縮減得更小。又，藉由於黑矩陣上配置感光性間隔件，而能夠製造於亮度、耗電之方面更有利之彩色濾光片。因此，於光罩所具備之轉印用圖案中，有必要提高CD(Critical Dimension：以下，用作圖案之線寬之含義)精度、及位置精度。

如上所述，於顯示裝置中，在其製造步驟中，使用複數個光罩，進行所需次數之圖案化與成膜，將發揮所需功能之層進行積層。該等複數個光罩之位置對準係於曝光機上，參照形成於光罩上之對準標記而進行。但，對準標記之讀取精度、及光罩配置精度有限，難以完全避免不同光罩之轉印用圖案彼此之重疊中產生約±1μm之偏差。本發明者於此種狀況下，發現了關於光罩之CD精度、位置精度之新問題。

於圖2，模式性地表示分別具備被重疊並轉印至同一被轉印體(彩 色濾光片基板)之轉印用圖案之2片遮罩(遮罩A及遮罩B)之例。

於遮罩A之轉印用圖案，包含特定直徑之透光部及半透光部之中空圖案以由遮光部包圍之方式排列。例如，可為以下圖案：透光部用於形成主感光性間隔件(以下，簡稱為主間隔件)，半透光部用於形成高度較主間隔件低之副感光性間隔件(以下，簡稱為副間隔件)。此2種中空圖案係去除遮光膜後半透光膜或透明基板露出之部分。再者，主間隔件、副間隔件之圖案可根據所使用之感光性樹脂之種類而作為由透光部包圍之遮光部、及半透光部，以下按照圖2所示之遮罩A之設計進行說明。

另一方面，於遮罩B之轉印用圖案，形成有包含特定寬度M之透光部之線狀圖案。該線狀圖案例如可為黑矩陣形成用圖案。

將於被轉印體上使該2個轉印用圖案準確地重疊時之配置示於圖1。再者，圖1及下述之圖3中，將遮罩B所具有之寬度M之線狀圖案設為黑色以容易看清。但，該線狀圖案可為包含遮光部中所形成之透光部或半透光部者，亦可為包含透光部中所形成之遮光部或半透光部者，能夠根據所欲獲得之感光性樹脂圖案、與使用遮罩時所用之感光性樹脂之特性進行選擇。

本例中，黑矩陣之寬度為M(μm)，副間隔件(直徑D2(μm))及主間隔件(直徑D1(μm))分別設為八邊形之同一形狀。

當但，D1及D2並非必須相等，可設為D2<D1、或D2>D1。又，形狀並非必須為八邊形，亦可為圓形或其他多邊形。

又，此處，以副間隔件與主間隔件之重心位於直線上，該直線位於被重疊轉印之黑矩陣之線中心線上之例進行說明(參照圖2之虛線)。並且，於圖1中設M=24μm、D1=D2=20μm。此時，主間隔件圖案或副間隔件圖案之邊沿、與黑矩陣圖案之邊沿之間之間隙(N)為每一側2μm。

使用圖3，對上述主間隔件圖案、副間隔件圖案及黑矩陣圖案之位置偏差進行說明。圖3(a)表示遮罩A與遮罩B之轉印用圖案被理想地轉印至被轉印體上之情形，即，符合設計地，主間隔件及副間隔件被配置於黑矩陣上之情形。

但，實際上，於遮罩A之製造過程中，於2種間隔件圖案(主與副)之形成位置容易相互產生位置偏差。將該情形示於圖3(b)。即，於遮罩A之製造中，除透光部外還需要形成半透光部與遮光部，故而需要分別對遮光膜與半透光膜進行圖案繪製。亦即，於該2次描繪步驟之間，要將光罩基板自描繪裝置取下，實施對遮光膜、或半透光膜之顯影、蝕刻等處理。此時，難以使第1次與第2次之描繪位置於面內整體中完全一致。

據本發明者等人之研究而明確了，於該2次描繪相互之間可能會產生約±0.3~0.5μm之位置偏差。例如，圖3(b)所示之例中，成為主間隔件與副間隔件各自之圖案之重心向黑矩陣之寬度方向偏移了0.5μm之狀態。

其次，考慮如下情形：使用如此形成之光罩、即具有圖3(b)所示之轉印用圖案之遮罩A，將其轉印用圖案轉印至被轉印體。此時之被轉印體上之定位係藉由曝光裝置檢測形成於光罩上之對準圖案而進行。對準標記能夠於在光罩形成轉印用圖案時，形成於其區域外之合適位置。因此，於具備如上所述般藉由2次描繪形成之轉印用圖案之情形時，能夠於第1次或第2次描繪時之描繪資料中包含對準標記之資料。

但，即便於藉由曝光裝置檢測該對準標記而進行位置對準之階段中，其精度亦有限。因此，即便使用相同曝光裝置，於依序重疊曝光之複數個光罩的相互之轉印用圖案之位置對準中，亦通常存在可能會產生±2.0μm範圍左右之位置偏差之情況。

因此，將藉由曝光裝置產生之複數個遮罩(此處為遮罩A及遮罩B)之相互位置偏差量設為2.0μm。並且，若將該相互位置偏差2.0μm與遮罩A所具有之上述位置偏差(設為±0.5μm)疊加，便如圖3(c)所示，於被轉印體上產生該等累積所形成之位置偏差。此例中，具有間隔件圖案之遮罩A與具有黑矩陣圖案之遮罩B的於被轉印體(例如彩色濾光片基板)上之相對位置偏差經過上述位置偏差之累積之結果為，如圖3(c)所示，主間隔件之一部分超出黑矩陣之寬度。

先前，由於供主間隔件或副間隔件於黑矩陣上排列之裕度(上文所敍述之主間隔件圖案或副間隔件圖案之邊沿與黑矩陣之邊沿的間隙N(μm))足夠大，故而此種複數層(Layer)間之對準偏差並未成為特別問題。然而，最近，伴隨著光罩圖案之微細化、高積體化，間隙(裕度)N急速變小(上述例中為2.0μm)，如此便無法吸收光罩製造或曝光裝置中之對準偏差(上述例中為2.5μm)。因此，新的技術課題在於：當主間隔件圖案或副間隔件圖案之邊沿與黑矩陣之邊沿之間隙(裕度)N較小之情形時，亦可抑制複數層(Layer)間之對準偏差，以免產生如主間隔件或副間隔件之一部分超出黑矩陣之寬度的問題。

因此，於具有遮光部、透光部、及半透光部之光罩之製造步驟中，本發明者著眼於如專利文獻1中所記載之問題：若應用第1圖案化步驟與第2圖案化步驟(分別包括描繪步驟)，則難以製造高精度之顯示裝置。

本發明提供一種解決上述問題且就更微細化、積體度變高之顯示裝置亦能夠高良率且穩定地生產之光罩、及其製造方法。具體而言，其目的在於：於顯示裝置之製造步驟中，於主間隔件圖案或副間隔件圖案之邊沿與黑矩陣之邊沿之間隙(裕度)N較小之情形時，亦可抑制複數層(Layer)間之對準偏差，以免產生如主間隔件或副間隔件之一部分超出黑矩陣之寬度的問題。

為解決上述問題，本發明具有以下構成。本發明係特徵在於為下述構成1~11之光罩、特徵在於為下述構成12之光罩組、特徵在於為下述構成14~15之光罩之製造方法、特徵在於為下述構成16之顯示裝置之製造方法。

(構成1)

本發明之構成1係一種光罩，其特徵在於：其係具有將形成於透明基板上之半透光膜及遮光膜分別圖案化而獲得之轉印用圖案者，且上述轉印用圖案包含透光部、遮光部、半透光部、及半透光邊緣部，上述透光部與寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接，上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。

(構成2)

本發明之構成2係如構成1之光罩，其特徵在於：對於上述透光部，上述半透光邊緣部至少自對稱之2個方向與其鄰接。

(構成3)

本發明之構成3係如構成1或2之光罩，其特徵在於：於上述轉印用圖案中，上述半透光部鄰接於上述遮光部，且由上述遮光部包圍。

(構成4)

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：於上述轉印用圖案中，上述透光部不與上述半透光部鄰接。

(構成5)

本發明之構成5係如構成1至4中任一項之光罩，其特徵在於：於上述轉印用圖案中，藉由於上述透光部之周圍配置有上述半透光邊緣部，而使上述透光部由上述半透光邊緣部包圍。

(構成6)

本發明之構成6係如構成1至5中任一項之光罩，其特徵在於：將 上述半透光部之直徑設為D2(μm)時，D2≦20。

(構成7)

本發明之構成7係如構成1至6中任一項之光罩，其特徵在於：將上述透光部之直徑設為D1(μm)時，D1≦20

(構成8)

本發明之構成8係如構成1至7中任一項之光罩，其特徵在於：上述遮光部包含上述半透光膜與上述遮光膜依序積層於上述透明基板上而成之積層體。

(構成9)

本發明之構成9係如構成8之光罩，其特徵在於：上述積層體包含上述半透光膜、蝕刻終止膜、及上述遮光膜依序積層於上述透明基板上而成之積層體。

(構成10)

本發明之構成10係如構成1至9中任一項之光罩，其特徵在於：其係顯示裝置製造用光罩。

(構成11)

本發明之構成11係如構成10之光罩，其特徵在於：用於製造彩色濾光片。

(構成12)

本發明之構成12係一種光罩組，其特徵在於：其係將如構成1至11中任一項之光罩作為第1光罩時，包含上述第1光罩、及與上述第1光罩不同之第2光罩者，且上述第2光罩包含與第1光罩重疊而被曝光之轉印用圖案，上述第2光罩之轉印用圖案包含寬度M(μm)(其中，5<M<25)之線狀圖案。

(構成13)

本發明之構成13係一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩 具備轉印用圖案，該轉印用圖案包含將透明基板上之半透光膜及遮光膜分別圖案化而形成之透光部、遮光部、半透光部、及半透光邊緣部；且該光罩之製造方法具有：光罩基底準備步驟，其係準備於上述透明基板上依序積層上述半透光膜、上述遮光膜、及阻劑膜而成之光罩基底；阻劑圖案形成步驟，其係使用描繪裝置，應用根據區域而不同之照射能量，對上述阻劑膜進行描繪，並進行顯影，藉此使上述遮光膜之一部分露出，並且於殘膜部分形成根據區域而殘膜厚度不同之第1阻劑圖案；第1蝕刻步驟，其係將上述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻上述遮光膜及上述半透光膜；阻劑減膜步驟，其係將上述第1阻劑圖案減膜，新形成使上述遮光膜之一部分露出之第2阻劑圖案；及第2蝕刻步驟，其係將上述第2阻劑圖案作為遮罩，蝕刻上述遮光膜；藉由上述第1蝕刻步驟及上述第2蝕刻步驟，而形成以下圖案，即包含上述透光部、上述遮光部、上述半透光部、及上述半透光邊緣部，且上述透光部經由寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。

(構成14)

本發明之構成14係一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩具備轉印用圖案，該轉印用圖案包含將透明基板上之半透光膜及遮光膜分別圖案化而形成之透光部、遮光部、半透光部、及半透光邊緣部；且該光罩之製造方法具有：光罩基底準備步驟，其係準備於上述透明基板上依序積層上述半透光膜、蝕刻終止膜、上述遮光膜、及阻劑膜而成之光罩基底；阻劑圖案形成步驟，其係使用描繪裝置，應用根據區域而不同之照射能量，對上述阻劑膜進行描繪，並進行顯影，藉此使上述遮光膜之一部分露出，並且於殘膜部分形成根據區域而殘膜厚度不同之第1阻劑圖案；第1蝕刻步驟，其係將上述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻上述遮光膜、上述蝕刻終止膜、及上述半透光膜；阻 劑減膜步驟，其係將上述第1阻劑圖案減膜，新形成使上述遮光膜之一部分露出之第2阻劑圖案；及第2蝕刻步驟，其係將上述第2阻劑圖案作為遮罩，至少蝕刻上述遮光膜；藉由上述第1蝕刻步驟及上述第2蝕刻步驟，形成以下圖案，即包含上述透光部、上述遮光部、上述半透光部、及上述半透光邊緣部，且上述透光部經由寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。

(構成15)

本發明之構成15係如構成13或14之光罩之製造方法，其特徵在於：僅具有1次描繪步驟。

(構成16)

本發明之構成16係一種顯示裝置之製造方法，其具有以下步驟：將如構成1至11中任一項之光罩、如構成12之光罩組、或藉由如構成13至15中任一項之製造方法所得之光罩所具有之上述轉印用圖案使用曝光裝置轉印至被轉印體。

根據本發明，能夠提供一種於更微細化、積體度變高之顯示裝置中亦能夠良率較高且穩定地生產之光罩、及其製造方法。

2‧‧‧透明基板

3a‧‧‧半透明膜

3b‧‧‧半透明膜圖案

4a‧‧‧遮光膜

4b‧‧‧遮光膜中間圖案

4c‧‧‧遮光膜圖案

23a‧‧‧第1阻劑膜

23b‧‧‧第1阻劑圖案

24a‧‧‧第2阻劑膜

24b‧‧‧第2阻劑圖案

A‧‧‧遮罩

B‧‧‧遮罩

D1‧‧‧直徑

D2‧‧‧直徑

M‧‧‧寬度

N‧‧‧間隙(裕度)

S1‧‧‧直線

S2‧‧‧直線

W‧‧‧寬度

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

圖1係表示於被轉印體上將2個轉印用圖案準確地重疊時之配置之一例的模式圖。

圖2係表示分別具備重疊並轉印至同一被轉印體之轉印用圖案之2片遮罩(遮罩A及遮罩B)之一例的模式圖。

圖3(a)~(c)係用於對主間隔件圖案、副間隔件圖案及黑矩陣圖案之位置偏差進行說明之模式圖。

圖4(a)~(c)係表示本發明之光罩之轉印用圖案之一例的俯視模式圖。

圖5(a)~(f)係表示本發明之光罩之製造方法1的剖視模式圖。

圖6(a)~(f)係表示本發明之光罩之製造方法2的剖視模式圖。

圖7係表示圖案位置精度檢查之一例之模式圖。

圖8係表示使半透光邊緣部之寬度W變化時能否檢測透光部之周圍之邊沿之結果的圖。

圖9係表示於圖4(b)所示圖案中使半透光邊緣部之寬度W(Rim寬度W)變化時光強度曲線之變化的圖。

圖10(a)~(i)係表示先前之光罩之製造步驟之一例的模式圖。

先前之光罩、例如專利文獻1中所記載之此種光罩藉由以下步驟製造而成。圖10表示先前之光罩之製造步驟。

圖10所示之先前之光罩之製造步驟中，首先，準備半透明膜3a及遮光膜4a依序積層於透明基板2上而成之光罩基底(圖10(a))。其次，於遮光膜4a上塗佈阻劑材料，形成第1阻劑膜23a(圖10(b))。繼而，進行半透明膜及遮光膜之圖案曝光。繼而，使第1阻劑膜23a顯影，形成第1阻劑圖案23b(圖10(c))。繼而，對自第1阻劑圖案23b露出之半透明膜3a及遮光膜4a進行蝕刻，形成半透明膜圖案3b及遮光膜中間圖案4b(圖10(d))。繼而，去除殘存之第1阻劑圖案23b(圖10(e))。繼而，塗佈阻劑材料，形成第2阻劑膜24a(圖10(f))。繼而，將遮光膜之圖案曝光，並進行顯影，藉此形成第2阻劑圖案24b(圖10(g))。繼而，對自第2阻劑圖案24b露出之遮光膜中間圖案4b進行蝕刻，形成遮光膜圖案4c(圖10(h))。然後，去除殘存之第2阻劑圖案24b，獲得光罩(圖10(i))。

於上述先前之光罩之製造步驟中，無法避免第1阻劑圖案之形成位置與第2阻劑圖案之形成位置之間相互偏差。其原因在於，於用以形成各個阻劑圖案之描繪步驟之間，需要自描繪裝置取下基板，進行 再載置。因此，例如，如圖10(g2)所示，第2阻劑圖案24b之位置會於與藉由第1阻劑圖案形成之圖案之間產生偏差(參照圖10(g2)之一點鏈線)。因此，本發明中，為了完全阻止於分別形成第1及第2阻劑圖案之描繪步驟中產生相對位置偏差，而研究1次進行全部所需圖案之描繪之步驟。

<製造方法1>

於圖5，表示將具備透光部、遮光部、半透光部之光罩之描繪步驟設為1次之光罩之製造方法作為製造方法1。

首先，與上述圖10同樣地，準備將半透光膜與遮光膜依序積層於透明基板上，進而形成阻劑膜之光罩基底(圖5(a))。

作為透明基板，使用例如由合成石英等構成且將兩主表面研磨得平坦、平滑者。第1主表面係一面為300mm~1400mm之四邊形，厚度約5~13mm。

半透光膜係讓使用光罩時之曝光之光之一部分透過者，其透過率於將透明基板設為100%時，較佳為5~60%，更佳為10~50%。此係相對於包含於曝光之光中之代表波長而言。此處，所謂曝光之光較佳為波長區域為365nm(i射線)~436nm(g射線)之範圍內之光，較佳為使用包含所有i射線、h射線、g射線之光源進行曝光。上文所敍述之代表波長可自上述範圍內之波長中適當選擇。例如，將i射線、h射線、g射線中任一者設為代表波長。

再者，關於半透光膜所具有之曝光之光之相位偏移效果並無特別限制。

半透光膜上所形成之遮光膜係實質上不使曝光之光透過者，例如可設為光學濃度OD為3以上，較佳為OD為4以上。

再者，關於半透光膜與遮光膜之素材，雖並無特別限制，但可蝕刻者較佳，尤其以可濕式蝕刻者為佳。此處，作為遮光膜，設為以 Cr為主要成分者，作為半透光膜，設為包含矽化鉬者。關於其他能使用之素材例，於下文敍述。

任何膜均能夠用濺鍍裝置等公知之成膜裝置形成。於本製造方法中，因半透光膜及遮光膜之素材之不同，故相互具有蝕刻選擇性，即，針對一者之蝕刻劑，另一者具有耐蝕刻性。

半透光膜或遮光膜之膜厚由所用之材料、或藉由該光學膜所欲獲得之透光率所決定。半透光膜或遮光膜之膜厚可設為例如20~2000Å(埃)，特別是遮光膜可設為1000~2000Å。又，半透光膜之膜厚可設為20Å~500Å。

阻劑可用光阻劑。光阻劑可為正型亦可為負型，本實施形態係使用正型進行說明。藉由狹縫式塗佈機或旋轉塗佈機等公知之塗佈裝置，能夠形成阻劑膜。膜厚較佳為3000~10000Å。

繼而，於1次描繪中應用2種用於使阻劑膜感光之能量強度(此處為雷射光束之劑量(dose))。該劑量變化基於所欲獲得之圖案而決定。例如於設為半透光部之區域使用低劑量，於設為透光部處使用高劑量而進行描繪(圖5(b))。

作為描繪方法，可應用光柵式描繪。可為於描繪時，藉由於1次掃描中一面變更劑量、一面描繪，而使照射劑量根據區域而不同之描繪。或者，亦可為於將標準劑量設為100%時，藉由一面應用低於其之劑量、一面按照區域照射1次或複數次，而使照射劑量根據區域而不同之描繪。即，於描繪開始至結束期間內，不需要自描繪裝置取下光罩基底，本案稱此為1次描繪。

再者，作為描繪裝置，可為電子束描繪裝置，亦可為雷射描繪裝置。但，作為顯示裝置製造用之光罩，雷射描繪裝置較為有用。

繼而，使阻劑膜顯影。因描繪之劑量根據區域而不同，故根據該區域，能夠形成殘膜厚度不同、且具有立體形狀之阻劑圖案。此 處，使用正型阻劑，故進行了高劑量描繪之部分之阻劑完全溶出而被去除，透明基板表面露出。藉此，形成了透光部。另一方面，進行了低劑量描繪之部分係因阻劑之感光並不完全而僅有一部分溶出，而殘存特定膜厚(薄膜部分)。又，未描繪部分係殘存接近於初始膜厚之膜厚的阻劑(厚膜部分)。

將該阻劑圖案作為遮罩，蝕刻去除露出部分之遮光膜，進而，蝕刻去除半透光膜(圖5(c))。

作為蝕刻劑，相對於Cr系膜，能夠使用含有硝酸鈰銨之蝕刻液；相對於矽化鉬系膜，能夠使用含有氟氫酸之蝕刻液。

其次，將上述阻劑圖案減膜(圖5(d))。即，將阻劑圖案之厚度均勻地減少。為此，亦可藉由使藥液(氧化劑等)或氣體(電漿灰化或臭氧等)接觸阻劑表面，或者進行利用顯影劑所進行之追加顯影等，使阻劑表面之一部分消失。上述薄膜部分之阻劑被去除，於與半透光部對應之位置處露出遮光膜，又，上述厚膜部分以膜厚均勻地減少之狀態殘存(圖5(d))。

蝕刻去除上述圖5(d)之步驟中新露出之遮光膜，藉此形成半透光部(圖5(e))。

若去除剩餘之阻劑圖案，便完成具有透光部、遮光部、及半透光部之具備3階調轉印用圖案之光罩(圖5(f))。再者，本發明之光罩進而具有半透光邊緣部。

此處，最終形成之透光部(相當於主間隔件)、與半透光部(相當於副間隔件)之相互位置關係由圖5(b)所示之步驟中進行之1次描繪步驟所決定。因此，不會產生透光部與半透光部之相互位置偏差。

但，藉由該製造方法形成之轉印用圖案具有以下特徵。即，如圖5(f)所示，透光部與遮光部並不直接鄰接，於其間，形成有窄幅之半透光邊緣部。亦即，透光部鄰接於半透光邊緣部，該半透光邊緣部 鄰接於遮光部。該半透光邊緣部係於透明基板上形成半透光膜而成，具有W(μm)之固定寬度。

該半透光邊緣部係藉由以下方式形成：於圖5(c)至5(d)之步驟中，對阻劑膜進行減膜時，阻劑圖案之側面被侵蝕。並且，該半透光邊緣部之寬度W(亦簡稱為「邊緣寬度W」)根據減膜之方法或條件於W>0之範圍內變化。

如上所述，本發明之特徵在於：能夠以1次描繪形成上述3階調。換言之，如本發明，能夠於在透光部與遮光部之間配置有上述半透光邊緣部之轉印用圖案中，完全排除轉印圖案內之位置偏差。並且，若基於該半透光邊緣部之存在而設計轉印用圖案，則能夠提供具有對於上述用途優異之精度、適應性之光罩。

對此，關於包含半透光邊緣部之轉印用圖案之設計，本發明者進行了潛心研究。

於光罩製造步驟中，於形成轉印用圖案後，存在評價該轉印用圖案之完成情況之檢查步驟。此處，光學檢測圖案之邊沿位置，確認是否形成有符合設計之圖案。

圖7表示對上述步驟中形成之圖4(b)之圖案照射檢查光而進行之圖案位置精度檢查的模式圖。即，對轉印用圖案照射座標測定機之雷射光，並檢測其反射光，藉此檢測各個膜之邊沿位置。

此處，較理想為來自遮光膜、半透光膜、及透明基板之各者之反射光能以合適的對比度受光。實際上，若半透光邊緣部之寬度W足夠小，則能夠檢測出遮光膜之邊沿(即，遮光部之邊沿)。此時，半透光邊緣部雖並未作為獨立的圖案被識別，但能夠藉由重心測定而檢查圖案之位置精度，故不會發生故障。

又，若半透光邊緣部之寬度W足夠大，則能夠分別獨立地檢測遮光膜之邊沿、與形成半透光邊緣部之半透光膜之邊沿。因此，能夠進 行準確之檢查。

然而，根據半透光邊緣部之寬度W之大小，表示遮光膜之邊沿之信號、與檢測半透光邊緣部之邊沿之信號不可識別地混合存在，無法準確地進行檢查值之評價。

圖8表示使半透光邊緣部之寬度W(Rim寬度W)於0.3μm~0.45μm內變化時能否進行遮光部之周圍之邊沿檢測(Edge檢測)的結果。根據本發明者之研究發現，如圖8所示，若將半透光邊緣部之寬度W設為W≦0.3μm、或W≧0.45μm中任一種，則能夠檢查。

但，於半透光邊緣部之寬度W較大之情形時，透光部之透過光量減少，相當於曝光量損耗了一部分。將包含半透光邊緣部之轉印用圖案曝光時，於到達被轉印體上之光強度之分佈中，就欲藉由足夠之光量獲得適當之對比度該點而言，未必能說以半透光邊緣部之寬度W較大為佳。

因此，藉由曝光裝置將圖4(b)所示之與半透光邊緣部鄰接且被包圍之透光部之圖案進行曝光，藉由模擬而求出形成於被轉印體(例如彩色濾光片基板)上之光強度分佈。將其結果以圖9表示。

作為曝光條件，應用了用於FPD用曝光裝置(此處為近接式曝光裝置)之光學條件。即，光源波長設為包含i射線、h射線、g射線者，近接間隙設為100μm。

圖9表示於圖4(b)所示之圖案中，使半透光邊緣部之寬度W(Rim寬度W)於0至0.5μm之間變化時之光強度曲線之變化。如圖9所示，邊緣寬度W擴大，並且光強度曲線之峰位置下降，且側部之傾斜逐漸變小。例如，當將直徑D1設為10μm，邊緣寬度W超過0.4μm時，光強度之峰值降低10%(圖9)。

即，就圖案之位置精度檢查之觀點而言，較理想為邊緣寬度W小於或大於特定範圍。但是，如上所述，考慮到因使用光罩時之曝光之 光之損耗引起之轉印性之變化，則較佳為邊緣寬度W不要過大。因此，最佳為將半透光邊緣部之寬度W設為0<W≦0.3。

為了調整邊緣寬度W，於上述製造方法1中，於上述圖5(d)所示之步驟中調整阻劑減膜之條件。能夠選擇下述最佳者：調整具有減膜作用之液劑或灰化之條件、時間等，或者對使減膜發生之顯影液或顯影時間進行選擇等。又，不僅有為了設為所需之邊緣寬度W而預先調整要塗佈之阻劑膜之厚度的方法，進而有為了應用所需之顯影時間而調整描繪時之劑量的方法。進而，還有藉由第2蝕刻步驟中採用之蝕刻時間、蝕刻劑來調整邊緣寬度W之方法。

根據以上，本發明之光罩係具有將形成於透明基板上之半透光膜與遮光膜分別圖案化而獲得之轉印用圖案者，且上述轉印用圖案包含透光部、遮光部、半透光部、及半透光邊緣部，上述透光部與寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接，上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。

再者，本發明之光罩之用途並無特別限制，但作為顯示裝置製造用光罩、特別是顯示裝置之彩色濾光片製造用光罩極其有利。因此，透光部於液晶顯示裝置之彩色濾光片中與主間隔件對應，半透光部作為用以形成副間隔件之遮罩，於下文進行說明。

圖4(a)表示關於本發明之光罩之轉印用圖案之一例的俯視模式圖。將圖4(a)所示之透光部之放大圖示於圖4(b)，將半透光部之放大圖示於圖4(c)。又，將該光罩剖視圖示於圖5(f)及圖6(f)。

即，於圖4所示之本發明之光罩所具有之轉印用圖案中，透光部並不與遮光部直接鄰接，而係經由寬度W(μm)之半透光邊緣部鄰接於 遮光部。該半透光邊緣部係於透明基板上形成半透光膜而成，具有寬度W(μm)之固定寬度。邊緣寬度W滿足0<W≦0.3。

又，較佳為透光部鄰接於半透光邊緣部且被包圍。又，該半透光邊緣部進而與遮光部鄰接且被包圍。其作為彩色濾光片之形成主間隔件之圖案較為有用。

又，於圖4所示之轉印用圖案中，透光部與上述半透光邊緣部以外之半透光部並不鄰接。亦即，於圖4所示之轉印用圖案中，全部透光部均鄰接於半透光邊緣部。自半透光邊緣部來看，其寬度方向上之一邊沿鄰接於透光部，另一邊沿鄰接於遮光部。於透光部與遮光部之間，介存有半透光邊緣部。即，圖4所示之轉印用圖案中，藉由於透光部之周圍配置有半透光邊緣部，而使上述透光部由上述半透光邊緣部包圍。

另一方面，於圖4所示之轉印用圖案中，半透光部鄰接於遮光部，且由遮光部包圍。其作為彩色濾光片之形成副間隔件之圖案較為有用。

於圖4所示之光罩中，用以形成副間隔件之半透光部成為直徑D2之正八邊形。並且，將該半透光部之直徑設為D2(μm)時，較佳為D2≦20。其係作為微細化之顯示裝置用圖案較為有利之尺寸，特別是為了製造視野更明亮之顯示裝置而言為較佳尺寸。

所謂直徑，於正多邊形之情形時設為內切圓或外切圓之直徑。於長方形或橢圓之情形時，可設為長徑或短徑。於將成為副間隔件之半透光部與黑矩陣(BM)之層重疊之情形時，將副間隔件之圖案之直徑、即成為該黑矩陣之寬度方向者設為直徑D2。更佳為直徑D2為，2≦D2≦20；進而較佳為，5≦D2≦12。

進而，將用以形成主間隔件之透光部之直徑設為D1(μm)時，較佳為，D1≦20；更佳為，2≦D1≦20；進而較佳為，5≦D1≦12。

於本發明中，圖案形狀未必限定為圖4所記載之形狀。即，雖然圖4所示之轉印用圖案中，透光部及半透光部均被設為正八邊形，但是形狀並不限定於此。透光部及半透光部之形狀例如為具有特定直徑之封閉形狀(圓形或多邊形)之圖案，較佳為旋轉對稱之形狀。作為透光部及半透光部之形狀，例如可列舉正八邊形、正六邊形、正方形等。

又，透光部及半透光部之形狀、或直徑亦可不必相同。

圖4所示之光罩(轉印用圖案)中，透光部由寬度W(μm)之半透光邊緣部包圍，進而，其外周包圍有遮光部。因此，圖4所示之光罩之半透光邊緣部鄰接於透光部，作為寬度W之正八邊帶包圍透光部。進而，成為由遮光部鄰接地包圍其外周之配置。

半透光邊緣部之寬度W(μm)為0<W≦0.3之範圍內，實質上為固定寬度。即，考慮到遮罩上之邊緣寬度W之面內分佈，將邊緣寬度W之中心值設為WA(μm)時，為(WA-0.05)≦W≦(WA+0.05)之範圍內。

特別是，本發明之轉印用圖案係對於透光部，相同寬度之上述半透光邊緣部至少自對稱之2個方向(圖5(f)所示之剖視圖中，相對於 中央之透光部自左右兩個方向)與其鄰接。又，圖4(b)之俯視模式圖中，對於透光部，半透光邊緣部自8個方向與其鄰接。此處，就任意一方向(例如，圖4(b)中之上下方向)而言，上下方向之半透光邊緣部之寬度W1及W2(μm)為距離中央值0.05μm之範圍內。

再者，如上所述，例如，如專利文獻1所記載之方法，作為先前技術的需要複數次描繪之光罩之製造步驟中，無法避免半透明膜圖案及遮光膜圖案等膜圖案彼此之位置偏差。因此，例如專利文獻1所記載之方法中，亦無法形成如本發明之有固定之邊緣寬度W之邊緣圖案。相對於此，若應用本發明之製造方法，則能夠精細地形成有較細之固定之邊緣寬度W之邊緣圖案。

又，於圖4所示之轉印用圖案中，透光部與半透光邊緣部以外之半透光部並不鄰接。即，半透光邊緣部以外之半透光部於不具有與透光部之鄰接部的轉印用圖案中，本發明之效果顯著。其原因在於，若於半透光部與透光部鄰接之圖案中，為了抑制位置偏差而應用下述之製造方法2，則於該半透光部與透光部中，存在CD精度劣化之傾向。

又，較佳為透光部、半透光部分別被規則地配置。圖4所示之轉印用圖案中，於由遮光部包圍之區域中，複數個透光部與半透光部被有規則性地配置。又，該例中，若將複數個半透光部之重心連結，則該等重心之各者位於一條直線S1上，又，若將複數個透光部之重心連結，則該等重心之各者位於一條直線S2上。進而，此2個一條直線成為同樣的一條直線。

此處，直線S1及直線S2亦可不必為同樣的一條直線。但是，直線S1與直線S2之距離(即，半透光部之重心之相對於連接透光部之重心之直線的偏移量)較佳為始終為固定值。藉由如此，透光部與半透光部便規則地配置於狹窄的區域上，與具有固定區域(例如黑矩陣之層)之其他光罩圖案之重疊變得容易。

本發明之轉印用圖案能夠具有圖5(f)所示之剖面構造。即，遮光部能夠作為半透光膜與遮光膜依序積層於透明基板上而成之積層體而形成。

又，半透光部、及半透光邊緣部能夠具有於透明基板上形成有半透光膜、未形成有遮光膜之構成。並且，透光部係透明基板之表面露出而成。

因此，本發明中，半透光邊緣部係由遮光部與透光部所夾之寬度W之區域且於透明基板上形成有半透光膜、未形成有遮光膜之區域。又，半透光部係於透明基板上形成有半透光膜、未形成有遮光膜之區域且上述半透光邊緣部以外之區域。較佳為半透光部具有超過0.5μm之寬度。

再者，於不損害本發明之作用效果之範圍內，上述以外之其他膜亦可存在於該等膜之上、下、或中間。例如，於半透光膜與遮光膜之蝕刻特性共通之情形時，有時於半透光膜與遮光膜之間介存蝕刻終止膜，關於此點於製造方法2中進行說明。

<製造方法2>

圖6表示製造方法2之步驟。與製造方法1(圖5)之不同點在於：半透光膜及遮光膜均具有共通之蝕刻特性(例如，均含有Cr)，因此，於半透光膜與遮光膜之間配置蝕刻終止膜；以及與此相對應之步驟上的變更點。

首先，準備光罩基底，該光罩基底係於透明基板上將半透光膜、蝕刻終止膜(E.S.膜)、及遮光膜依序積層，進而形成阻劑膜者(圖6(a))。此處，使用含有Cr之膜作為半透光膜，遮光膜亦設為含有Cr之膜，使用含有矽化鉬之膜作為蝕刻終止膜。

繼而，與製造方法1同樣地進行描繪(圖6(b))。

與製造方法1同樣地使阻劑膜顯影，形成阻劑圖案。與製造方法 1同樣，形成有根據區域而殘膜厚度不同之具備立體構造之阻劑圖案。此後，將該阻劑圖案作為遮罩，蝕刻去除露出部分之遮光膜，繼而蝕刻去除蝕刻終止層、進而半透光膜(圖6(c))。

繼而，將上述阻劑圖案減膜。於該減膜時，採用用以獲得所欲形成之半透光邊緣部之寬度W的適當條件。藉由阻劑圖案之減膜，於與半透光部對應之位置處新露出遮光膜之一部分(圖6(d))。

蝕刻去除上述圖6(d)中新露出之半透光膜。較佳為繼半透光膜之後亦蝕刻去除蝕刻終止膜。藉此，形成半透光部(圖6(e))。

若去除剩餘之阻劑圖案，便完成與製造方法1同樣的具備3階調轉印用圖案之光罩，該轉印用圖案具有透光部、遮光部、及半透光部(圖6(f))。

藉由製造方法2所得之光罩與製造方法1相比較，膜素材及積層構造不同。即，此處形成之遮光部包含半透光膜、蝕刻終止膜、及遮光膜依序積層於透明基板上而成之積層體。但，俯視之轉印用圖案形狀與製造方法1相同，進而重要的是，透光部(相當於主間隔件)與半透光部(相當於副間隔件)之相互位置關係由圖6(b)所示之步驟中所進行之1次描繪步驟所決定，故不會產生相互之位置偏差。

作為應用於製造方法1、及2中之光罩基底之素材，以下例示可使用者。

作為半透光膜之材料，例如例示含矽之SiON或SOG。又，亦能夠使用金屬矽化物或其氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物。作為金屬矽化物之例，有矽化鉬、矽化鉭等。

作為半透光膜之其他材料，有含鉻(Cr)之膜。例如能夠設為包含鉻之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物之任一種之膜。進而，亦可為鉻以外之金屬、例如Mo、Ta、W、Zr、Nb、Ti，或者該等之化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化 物)等。

作為遮光膜之材料，例如可列舉含有鉻(Cr)之膜。除含有鉻之膜以外，能夠利用包含鉻之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物之任一種之膜。進而，亦能夠應用於鉻以外之金屬、例如Mo、Ta、W、Zr、Nb、Ti，或者包含該等之化合物之光學膜。例如，亦能夠設為包含金屬矽化物或其氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物之材料。作為金屬矽化物之例，有矽化鉬、及矽化鉭等。

於上述製造方法1中，遮光膜與半透光膜之材料設為相互具有蝕刻選擇性者。例如，若半透光膜使用Si系，則遮光膜使用Cr系。或者可與之相反。

另一方面，於製造方法2中，能夠對遮光膜及半透光膜使用Cr系，對蝕刻終止膜使用Si系。

遮光膜較佳為於其表面具備用以抑制光反射率之抗反射層。於該情形時，例如能夠於以Cr為主要成分之遮光膜之表面部分，配置包含Cr化合物(氧化物、氮化物、碳化物等)之層作為抗反射層。該抗反射層具有對使用光罩時所用之曝光之光抑制反射之功能，亦具有對描繪所用之雷射光抗反射之功能。

再者，本發明包含光罩組。

本發明之光罩組係例如如上所述，將具備圖4所示之轉印用圖案之光罩設為第1光罩時包含該第1光罩、及與該第1光罩不同之第2光罩者。包含於本發明之光罩組中之第2光罩包含與第1光罩重疊而被曝光之轉印用圖案。又，第2光罩之轉印用圖案包含寬度M(μm)(其中，5<M<25)之線狀圖案。更佳為5<M<15。

又，本發明包括上述光罩、光罩組、或者使用藉由上述製造方法所得之光罩進行的顯示裝置之製造方法。於本發明之製造方法中， 包括將光罩所具有之轉印用圖案轉印至被轉印體之轉印步驟。作為轉印步驟中所使用之曝光裝置，較佳為採用作為FPD用而使用的投影曝光、或者近接式曝光用之裝置。

於投影曝光中，光學系統之數值孔徑(NA)為0.08~0.15(相干因素(σ)為0.4~0.9)，能夠較佳地使用等倍曝光之曝光裝置，該等倍曝光之曝光裝置使用曝光之光中包含i射線、h射線及g射線之至少一種之光源。

或者，於一面使用近接式曝光來優化生產效率及成本，一面獲得CD、座標精度較高之轉印用圖案方面，本發明亦極其有效。

由以上所明瞭：根據本發明，於更微細化、積體度變高之顯示裝置中，亦能夠良率較高地且穩定地生產顯示裝置。特別是於顯示裝置之製造步驟中，主間隔件圖案或副間隔件圖案之邊沿與黑矩陣之邊沿的間隙(裕度)N較小之情形時，亦能夠抑制複數個層(layer)間之對準偏差，以免產生如主間隔件或副間隔件之一部分超出黑矩陣之寬度的問題。

Claims (18)

1. 一種光罩，其特徵在於：其係具有將依序形成於透明基板上之半透光膜及遮光膜分別圖案化而獲得之轉印用圖案者，且上述轉印用圖案包含透光部、遮光部、半透光部及半透光邊緣部，上述透光部與寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接，上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，滿足0<W≦0.3，且上述轉印用圖案藉由僅1次描繪步驟而形成。
2. 如請求項1之光罩，其中對於上述透光部，上述半透光邊緣部至少自相互對向之2個方向與其鄰接。
3. 如請求項1之光罩，其中於上述轉印用圖案中，上述半透光部鄰接於上述遮光部，且由上述遮光部包圍。
4. 如請求項1之光罩，其中於上述轉印用圖案中，上述透光部不與上述半透光部鄰接。
5. 如請求項1之光罩，其中於上述轉印用圖案中，藉由於上述透光部之周圍配置上述半透光邊緣部，而使上述透光部由上述半透光邊緣部所包圍。
6. 如請求項1之光罩，其中將上述半透光部之直徑設為D2(μm)時，D2≦20。
7. 如請求項1之光罩，其中將上述透光部之直徑設為D1(μm)時，D1≦20。
8. 如請求項1之光罩，其中上述遮光部包含上述半透光膜與上述遮光膜依序積層於上述透明基板上而成之積層體。
9. 如請求項1之光罩，其中上述遮光部包含上述半透光膜、蝕刻終止膜及上述遮光膜依序積層於上述透明基板上而成之積層體。
10. 如請求項1至9中任一項之光罩，其中上述遮光部與上述透光部不直接鄰接，且上述遮光部與上述透光部之間形成有半透光邊緣部。
11. 如請求項1至9中任一項之光罩，其係顯示裝置製造用光罩。
12. 如請求項1至9中任一項之光罩，其用於製造彩色濾光片。
13. 一種光罩組，其特徵在於：其係將如請求項1至9中任一項之光罩作為第1光罩時，包含上述第1光罩及與上述第1光罩不同之第2光罩者；上述第2光罩包含與第1光罩重疊而被曝光之轉印用圖案，上述第2光罩之轉印用圖案包含寬度M(μm)(其中，5<M<25)之線狀圖案。
14. 一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩具備轉印用圖案，該轉印用圖案包含將透明基板上之半透光膜及遮光膜分別圖案化而形成之透光部、遮光部、半透光部及半透光邊緣部；且該光罩之製造方法具有：光罩基底準備步驟，其係準備於上述透明基板上依序積層上述半透光膜、上述遮光膜及阻劑膜而成之光罩基底；阻劑圖案形成步驟，其係使用描繪裝置，應用根據區域而不同之照射能量，對上述阻劑膜進行描繪，並進行顯影，藉此使上述遮光膜之一部分露出，並且於殘膜部分形成根據區域而殘膜厚度不同之第1阻劑圖案；第1蝕刻步驟，其係將上述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻上述遮光膜及上述半透光膜；阻劑減膜步驟，其係將上述第1阻劑圖案減膜，新形成使上述遮光膜之一部分露出之第2阻劑圖案；及第2蝕刻步驟，其係將上述第2阻劑圖案作為遮罩，蝕刻上述遮光膜；藉由上述第1蝕刻步驟及上述第2蝕刻步驟，而形成以下圖案，即包含上述透光部、上述遮光部、上述半透光部及上述半透光邊緣部，且上述透光部經由寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。
15. 一種光罩之製造方法，其特徵在於：該光罩具備轉印用圖案，該轉印用圖案包含將透明基板上之半透光膜及遮光膜分別圖案化而形成之透光部、遮光部、半透光部及半透光邊緣部；且該光罩之製造方法具有：光罩基底準備步驟，其係準備於上述透明基板上依序積層上述半透光膜、蝕刻終止膜、上述遮光膜及阻劑膜而成之光罩基底；阻劑圖案形成步驟，其係使用描繪裝置，應用根據區域而不同之照射能量，對上述阻劑膜進行描繪，並進行顯影，藉此使上述遮光膜之一部分露出，並且於殘膜部分形成根據區域而殘膜厚度不同之第1阻劑圖案；第1蝕刻步驟，其係將上述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻上述遮光膜、上述蝕刻終止膜及上述半透光膜；及阻劑減膜步驟，其係將上述第1阻劑圖案減膜，新形成使上述遮光膜之一部分露出之第2阻劑圖案；及第2蝕刻步驟，其係將上述第2阻劑圖案作為遮罩，至少蝕刻上述遮光膜；藉由上述第1蝕刻步驟及上述第2蝕刻步驟，形成以下圖案，即包含上述透光部、上述遮光部、上述半透光部及上述半透光邊緣部，且上述透光部經由寬度W(μm)之上述半透光邊緣部鄰接於上述遮光部，且，0<W≦0.3。
16. 如請求項14或15之光罩之製造方法，其僅具有1次描繪步驟。
17. 一種顯示裝置之製造方法，其具有：準備如請求項1至9中任一項之光罩之步驟；及將上述光罩所具有之上述轉印用圖案使用曝光裝置轉印至被轉印體之步驟。
18. 一種顯示裝置之製造方法，其具有：準備如請求項13之光罩組之步驟；及將上述光罩組之各光罩所具有之轉印用圖案使用曝光裝置轉印至同一被轉印體之步驟。