KR20180133319A - Photomask and method for manufacturing display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크로서, 특히 플랫 패널 디스플레이의 제조에 이용하기 적합한 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask for manufacturing an electronic device, in particular a photomask suitable for use in the manufacture of a flat panel display, and a method of manufacturing a display device.
포토리소그래피에 의해, 기판 등의 피전사체상에, 세밀 부분을 가지는 라인 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 구체적으로는 선폭 2μm~10μm의 세밀 부분을 가지는 라인 패턴과, 상기 라인 패턴을 위요(圍繞)하는 주변 영역을 형성하기 위해서 이용되는 포토마스크로서, 차광부와, 상기 라인 패턴에 대응하는 반투광부와, 상기 차광부 및 상기 반투광부를 위요하고, 상기 주변 영역에 대응하는 투광부를 가지며, 상기 반투광부는 상기 라인 패턴의 상기 세밀 부분보다도 광폭(廣幅)인 포토마스크가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이에 따르면, 설비 투자의 증가나 생산 효율의 저하를 억제하면서, 세밀한 라인 패턴을 형성할 수 있다고 여겨지고 있다.
휴대 단말 등의 급격한 시장 확대에 수반해, 액정 표시 장치(이하, 「LCD」로 약칭) 등의 플랫 패널 디스플레이(이하, 「FPD」로 약칭) 제품에 대해서 화소 밀도의 증가 동향이 진행되고 있다. 또, 표시 화면의 해상성(解像性), 밝기, 전력 절약, 동작 속도 등, 추가적인 성능 향상이 강하게 요망된다.Background Art [0002] With the rapid expansion of the market of portable terminals and the like, the trend of increasing pixel density is proceeding for a flat panel display (hereinafter abbreviated as "FPD") such as a liquid crystal display (hereinafter abbreviated as "LCD") product. Further, it is strongly desired to further improve the performance of the display screen such as resolution, brightness, power saving, and operation speed.
LCD에 이용되는 컬러 필터(이하, 「CF」로 약칭) 기판으로는, 투명 기판상에 각 화소 전극에 대응하는 삼원색의 필터(빨강 필터, 초록 필터, 및 파랑 필터)를 배열하고, 각 필터의 사이에, 차광 부분인 블랙 매트릭스(이하, 「BM」으로 약칭)를 마련한 것이 알려져 있다. BM은, 예를 들어 액정 표시 소자의 소스 배선이나, 화소 전극과 소스 배선의 사이의 간극 등과 같이, 화상의 표시에 기여하지 않는 부분을 차광한다. 액정 표시를 밝게 하기 위해서는 BM에 의한 차광 부분을 가능한 한 줄이는 것, 즉 BM의 선폭을 미세화하는 것이 바람직하다.(Hereinafter abbreviated as " CF ") substrates used in LCDs include three-color filters (red filter, green filter, and blue filter) corresponding to each pixel electrode on a transparent substrate, (Hereinafter abbreviated as " BM "), which is a light shielding portion, is provided between the light shielding portions. The BM shields a portion that does not contribute to display of an image, such as a source wiring of a liquid crystal display element or a gap between the pixel electrode and a source wiring, for example. In order to brighten the liquid crystal display, it is desirable to reduce the light shielding portion by the BM as much as possible, that is, to make the line width of the BM fine.
도 19(a)는 컬러 필터의 구성예를 나타내는 모식도이다. 여기에 나타내는 컬러 필터의 패턴에서는 1개의 픽셀(P 단위 패턴)에, 서로 동일 형상을 이루는 3개의 서브 픽셀(SP 단위 패턴)이 배열되어 있다. 3개의 서브 픽셀은 각각 R(Red), G(Green), B(Blue)의 색 필터에 대응한다. 각 서브 픽셀은 직사각형으로 형성되어 있고 일정한 피치로 규칙적으로 배열되어 있다.Fig. 19 (a) is a schematic diagram showing a configuration example of a color filter. Fig. In the color filter pattern shown here, three sub-pixels (SP unit patterns) having the same shape are arranged in one pixel (P unit pattern). The three subpixels correspond to the color filters of R (Red), G (Green), and B (Blue), respectively. Each sub-pixel is formed in a rectangular shape and regularly arranged at a constant pitch.
각 서브 픽셀은 BM에 의해서 구획되고 있다. BM은 서로 교차하면서 격자상으로 형성되어 있다. 또, 상기 3색분(分)의 서브 픽셀을 가지는 1개의 픽셀은 일정한 피치로 규칙적으로 배열되고, 이것에 의해서 반복 패턴을 형성하고 있다.Each subpixel is delimited by a BM. The BMs are formed in a lattice shape while intersecting each other. In addition, one pixel having the subpixels of the three colors (min) is regularly arranged at a constant pitch, thereby forming a repeated pattern.
상기 BM의 미세화 동향에 따라, BM을 형성하기 위한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크에서도, 미세화의 필요가 생기고 있다. 그렇지만, 포토마스크가 구비하는 패턴의 치수를 단순하게 축소하는 것만으로는 이하의 문제점이 생긴다.According to the miniaturization trend of the BM, a photomask having a transfer pattern for forming a BM also needs to be made finer. However, merely reducing the size of the pattern of the photomask has the following problems.
CF의 제조에는 포토마스크의 전사용 패턴을, 근접 노광 방식의 노광 장치(근접 노광 장치)에 의해서, 주로 네거티브형의 감광 재료에 노광하는 방법이 적용된다. 기존(미세화 전)의 BM 형성용의 포토마스크의 패턴을 도 19(b)에 예시하며, 보다 고정밀한 BM을 형성하기 위해서, 상기의 포토마스크의 패턴을 미세화한 패턴을 도 19(c)에 예시한다. 이러한 패턴의 미세화는, 예를 들면 300 ppi(pixel per inch) 정도의 CF를, 400 ppi를 넘는, 보다 미세한 규격으로 시프트하는 상황에서 필요하다.For the production of CF, a method of exposing a transfer pattern of a photomask to a photosensitive material mainly of a negative type using an exposure apparatus (proximity exposure apparatus) of a proximity exposure system is applied. A conventional photomask pattern for BM formation (prior to micronization) is shown in Fig. 19 (b), and a pattern obtained by making the pattern of the photomask finer in order to form a more precise BM is shown in Fig. 19 (c) For example. The miniaturization of such a pattern is necessary in a situation where, for example, a CF of about 300 ppi (pixel per inch) is shifted to a finer standard exceeding 400 ppi.
도 19(c)의 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용해 CF 기판상에 BM의 패턴을 전사해, CF를 제조하는 경우에는 이상(理想)적으로는 도 20(a)에 나타내는 바와 같은 BM의 전사상이 얻어지는 것이 이상(理想)이다. 그렇지만, 현실에 CF 기판에 전사되는 BM의 전사상은 도 20(b)에 나타내는 바와 같이, BM의 폭이 충분히 미세화되지 않고(도면 중, Z1부 참조), 또 서브 픽셀의 개구의 각(도면 중, Z2부 참조)가 둥근 모양을 띄는 등의 과제가 생긴다. 따라서, 실제로는 이상적인 CF의 패턴을 얻는 것이 곤란했다.When a pattern of BM is transferred onto a CF substrate by using a photomask having the pattern of Fig. 19 (c) to produce CF, it is ideally possible to transfer the pattern of the BM as shown in Fig. 20 (a) It is the ideal that ideas are obtained. However, as shown in Fig. 20 (b), the width of the BM is not sufficiently reduced (see Z1 part in the figure) and the angle of the opening of the sub pixel (See Z2 section) are rounded. Therefore, it was difficult to actually obtain an ideal CF pattern.
상기 특허문헌 1에 기재된 기술에 의하면, BM의 선폭의 미세화에 대해서는 일정한 효과가 얻어진다. 그 한편으로, 보다 유리한 CF를 제조하기 위한 BM의 형성에서는 서브 픽셀의 개구의 각의 둥근 모양 등, 추가로 개량의 여지가 남아 있다. 이것은 근접 노광시에, 포토마스크와 피전사체의 사이의 간격(즉 프록시머티 갭)에 생기는 회절광에 의해서, 복잡한 광강도 분포가 형성되어 피전사체상에 형성되는 전사상이, 포토마스크의 패턴을 충실히 재현한 것이 되지 않기 때문이라고 생각된다.According to the technique described in
발명자들의 검토에 의해, 포토마스크의 패턴의 설계에 의해서는 포토마스크를 투과하는 광이 피전사체(여기에서는 CF 기판)상에 도달할 때에 회절 작용의 영향을 받아 의도하지 않는 위치에, 광강도의 국소적인 증가, 혹은 국소적인 감소가 생겨 포토마스크의 패턴과는 상이한 형상의 광강도 분포를 형성하는 것이 판명되었다. 이 때문에, 포토마스크의 패턴 설계에 충실한 BM의 형성이 곤란해지는 것, 또 상기의 경향은 패턴의 미세화에 의해서 보다 현저해지는 것이 밝혀졌다.According to the study of the inventors, it has been found that, depending on the design of the pattern of the photomask, when the light transmitted through the photomask reaches the object (CF substrate in this case) due to the influence of the diffraction action, It has been found that a local increase or local decrease occurs, forming a light intensity distribution having a shape different from that of the photomask pattern. For this reason, it has been found that it is difficult to form a BM that is faithful to the pattern design of the photomask, and the tendency becomes more remarkable due to the miniaturization of the pattern.
한편, 상기 문제의 원인이 되는 프록시머티 갭에서의 회절광을 제어하기 위해서는 프록시머티 갭을 충분히 좁게 하거나, 혹은 광학 조건(노광 광원 파장 등)을 근본적으로 변경하는 것이 생각된다. 그렇지만, CF 제조의 생산 효율, 코스트 효율을 고려하면, 어느 정도의 대형의 포토마스크(한 변의 크기가 300 mm 이상, 바람직하게는 400~2000 mm 정도)를 사용하는 것이 유리하다. 그리고, 이 정도의 사이즈의 포토마스크를, 근접 노광을 위해서 유지하려면, 프록시머티 갭을 충분하게(예를 들어, 30μm 이상, 바람직하게는 40μm 이상) 확보하는 것이, CF를 안정적으로 생산하는데 있어서 바람직하다. 또, 근접 노광 방식은 프로젝션 노광 방식과 비교하여, 생산 코스트가 낮은 것이 큰 이점이며, 광학 조건 등의 장치 구성을 변경하면, 이 이점을 현저하게 해치는 염려가 있다.On the other hand, in order to control the diffracted light in the proximity gap causing the above problem, it is conceivable that the proximity gap is narrowed sufficiently or the optical condition (the wavelength of the exposure light source) is fundamentally changed. However, in consideration of the production efficiency and the cost efficiency of manufacturing CF, it is advantageous to use a certain large size photomask (size of one side of 300 mm or more, preferably about 400 to 2000 mm). In order to maintain a photomask of such a size for near exposure, it is preferable to secure a sufficient proximity gap (for example, 30 占 퐉 or more, preferably 40 占 퐉 or more) to stably produce CF Do. In addition, the proximity exposure method is advantageous in that the production cost is low compared to the projection exposure method. If the apparatus configuration such as the optical condition is changed, there is a concern that this advantage is remarkably deteriorated.
본 발명의 목적은 근접 노광 방식에 의해서 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체상에 전사하는 경우에, 목적으로 하는 디바이스의 패턴 설계에 충실한 고정밀 패턴을 전사할 수 있는 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a photomask capable of transferring a high-precision pattern faithful to the pattern design of a target device when transferring the transfer pattern of the photomask onto the transfer target body by the proximity exposure method, Method.
(제1 태양)(First Embodiment)
본 발명의 제1 태양은,According to a first aspect of the present invention,
피전사체상에 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 전사용 패턴을 투명 기판상에 구비하는 근접 노광용의 포토마스크로서, A photomask for proximity exposure comprising a transparent substrate on which a transfer pattern for forming a black matrix is formed on a transfer body,
상기 전사용 패턴은,Wherein the transfer pattern
제1 방향으로 신장하는 패턴 형성 영역을 제1 패턴 형성 영역으로 하고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 신장하는 패턴 형성 영역을 제2 패턴 형성 영역으로 하며, 상기 제1 패턴 형성 영역과 상기 제2 패턴 형성 영역이 교차하는 영역을 교차 영역으로 할 때에, A pattern formation region extending in a first direction is defined as a first pattern formation region and a pattern formation region extending in a second direction crossing the first direction is defined as a second pattern formation region, When an area where the second pattern formation area intersects is a crossing area,
상기 제1 패턴 형성 영역에 형성된, 실질적으로 투광부로 이루어지는 슬릿 패턴으로서, 일정 폭(W1)의 부분을 가지는 제1 슬릿 패턴과, A first slit pattern formed in the first pattern formation region, the first slit pattern having a portion having a constant width (W1)
상기 교차 영역을 제외한 상기 제2 패턴 형성 영역에 형성된, 실질적으로 반투광부로 이루어지는 슬릿 패턴으로서, 상기 일정 폭(W1)보다도 작은 일정 폭(W2)의 부분을 가지는 제2 슬릿 패턴과, A second slit pattern having a portion having a constant width (W2) smaller than the predetermined width (W1), and a second slit pattern formed on the second pattern formation region except for the intersection region,
독립적으로는 해상하지 않는 패턴으로서, 상기 피전사체상에 형성되는 상기 블랙 매트릭스상의 형상을 정돈하는 보조 패턴An auxiliary pattern for arranging a shape on the black matrix formed on the body,
을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.And a photomask.
(제2 태양)(Second aspect)
본 발명의 제2 태양은,According to a second aspect of the present invention,
상기 보조 패턴은,The auxiliary pattern may include:
상기 제2 슬릿 패턴의 폭 방향의 양측으로 부분적으로 돌출하여 형성된, 반투광부로 이루어지는 한쌍의 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 제1 태양에 기재된 포토마스크이다.And a pair of convex portions formed of semi-light-projecting portions formed partially protruding from both sides in the width direction of the second slit pattern. The photomask according to the first aspect of the present invention is the photomask according to the first aspect.
(제3 태양)(Third aspect)
본 발명의 제3 태양은,According to a third aspect of the present invention,
상기 한쌍의 볼록부는 상기 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 상기 제2 슬릿 패턴이 상기 피전사체상에 형성하는 전사상의 광강도 분포에서의, 광강도의 국소적인 저하를 억제해, 상기 제2 슬릿 패턴의 투과 광강도를 균일화하는 것을 특징으로 하는 상기 제2 태양에 기재된 포토마스크이다.Wherein said pair of convex portions suppress localized decrease in light intensity in a light intensity distribution of a transfer image formed on said transfer object by said second slit pattern when near-exposing said transfer pattern, And the intensity of the transmitted light of the pattern is made uniform.
(제4 태양)(Fourth aspect)
본 발명의 제4 태양은,According to a fourth aspect of the present invention,
상기 보조 패턴은,The auxiliary pattern may include:
상기 제2 슬릿 패턴의 출구로부터, 적어도 상기 제2 방향으로 확장해 형성된, 반투광부로 이루어지는 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 제1 ~ 제3 태양의 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.And an expanding portion composed of a translucent portion formed at least in the second direction from an exit of the second slit pattern.
(제5 태양)(Fifth aspect)
본 발명의 제5 태양은,According to a fifth aspect of the present invention,
상기 확장부는 상기 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 상기 제2 슬릿 패턴이 상기 피전사체상에 형성하는 전사상에서의 각부(角部)의 곡율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 상기 제4 태양에 기재된 포토마스크이다.Wherein the expanding portion increases the curvature of each corner portion of the transfer image formed on the transfer object by the second slit pattern when the transfer pattern is proximally exposed. It is a mask.
(제6 태양)(Sixth aspect)
본 발명의 제6 태양은,According to a sixth aspect of the present invention,
상기 보조 패턴은,The auxiliary pattern may include:
상기 제1 방향에 인접하는 2개의 상기 교차 영역의 중간에 위치하고 상기 제1 패턴 형성 영역에 형성된, 반투광부 또는 차광부로 이루어지는 고립 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 제1 ~ 제5 태양의 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.And an isolation pattern composed of a translucent portion or a light shield portion which is located in the middle of the two intersecting regions adjacent to the first direction and formed in the first pattern formation region. Is a photomask.
(제7 태양)(Seventh aspect)
본 발명의 제7 태양은,According to a seventh aspect of the present invention,
상기 고립 패턴은 상기 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 상기 제1 슬릿 패턴이 상기 피전사체상에 형성하는 전사상의 광강도 분포에서의, 광강도의 국소적인 피크를 억제하고, 상기 제1 슬릿 패턴의 투과 광강도를 균일화하는 것을 특징으로 하는 상기 제6 태양에 기재된 포토마스크이다.Wherein said isolation pattern suppresses a local peak of light intensity in a light intensity distribution of a transfer image formed by said first slit pattern on said transfer object when said transfer pattern is closely exposed, Is equal to the intensity of the transmitted light of the photomask.
(제8 태양)(Eighth aspect)
본 발명의 제8 태양은,According to an eighth aspect of the present invention,
상기 고립 패턴의 형상이 직사각형인 것을 특징으로 하는 상기 제6 또는 제7 태양에 기재된 포토마스크이다.The photomask according to the sixth or seventh aspect is characterized in that the shape of the isolated pattern is a rectangle.
(제9 태양)(The ninth sun)
본 발명의 제9 태양은,According to a ninth aspect of the present invention,
상기 제1 ~ 제8 태양의 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과, 근접 노광 장치를 이용하여, 상기 전사용 패턴을 상기 피전사체상에 전사하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법이다.A step of preparing the photomask according to any one of the first to eighth aspects and a step of transferring the transfer pattern onto the transfer target body using a proximity exposure apparatus Method.
본 발명에 의하면, 근접 노광 방식에 의해서 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체상에 전사하는 경우에, 목적으로 하는 디바이스의 패턴 설계에 충실한 고정밀 패턴을 전사할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들어 CF 기판을 피전사체로서 BM을 형성하는 경우에, 고정밀 BM을 피전사체에 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 고성능인 CF의 제조에 기여할 수 있다.According to the present invention, when the transfer pattern of the photomask is transferred onto the transfer target body by the proximity exposure method, a high-precision pattern faithful to the pattern design of the target device can be transferred. Thus, for example, when a BM is formed using a CF substrate as a transfer target, it is possible to form a high-precision BM on a transferred body, thereby contributing to the production of high performance CF.
도 1은 본 발명의 참고 형태에 관한 포토마스크의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 2(a)는 도 1의 H-H 단면도이며, (b)는 도 1의 V1-V1 단면도이며, (c)는 도 1의 V2-V2 단면도이다.
도 3은 제1 패턴 형성 영역, 제2 패턴 형성 영역, 및 교차 영역의 배치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4(a)는 참고 형태의 포토마스크의 전사용 패턴을, 근접 노광 장치를 이용해 노광했을 때에, 피전사체상에 얻어지는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이며, (b)는 도면 중의 (a)에 나타내는 광강도 분포에 의해서, 피전사체(네거티브형의 감광 재료)에 형성되는 BM상을 나타내는 평면도이다.
도 5(a)는 도 1에 나타내는 포토마스크의 전사용 패턴의 교차 영역 주변을 확대한 평면도이며, (b)는 그 전사용 패턴을 근접 노광 장치에 의해 노광했을 때에, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 전사상의 이상적인 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크를 사용한 경우에 얻어지는 전사상의 광강도 분포의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 다른 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 상기 도 1에 나타내는 참고 형태에 관한 포토마스크의 전사용 패턴을 근접 노광 장치에 의해 노광했을 때, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 12(a)~(e)는 본 발명의 제2 실시 형태에 적용 가능한 확장부의 태양을 나타내는 평면도이다.
도 13은 상기 도 1에 나타내는 참고 형태에 관한 포토마스크의 전사용 패턴을 근접 노광 장치에 의해 노광했을 때, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 15는 참고 형태의 포토마스크의 전사용 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 16은 상기 도 15에 나타내는 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 노광하여, 피전사체상에 얻어지는 광학상(전사상)의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 17은 포토마스크의 전사용 패턴에 보조 패턴을 도입한 예를 나타내는 평면도이다.
도 18은 상기 도 17의 전사용 패턴에 의해서, 피전사체상에 얻어지는 광학상의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 19(a)는 컬러 필터의 구성예를 나타내는 모식도이며, (b)는 미세화 전의 마스크 패턴을 나타내는 도면이며, (c)는 미세화 후의 마스크 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20(a)는 이상적인 BM의 전사상에 의한 CF의 패턴을 나타내는 도면이며, (b)는 현실의 BM의 전사상에 의한 CF의 패턴을 나타내는 도면이다.1 is a plan view showing a configuration example of a photomask according to a reference form of the present invention.
Fig. 2 (a) is a sectional view taken along line HH in Fig. 1, Fig. 2 (b) is a sectional view taken along the line V1-V1 in Fig. 1, and Fig.
3 is a plan view showing the arrangement relationship of the first pattern formation region, the second pattern formation region, and the crossing region.
Fig. 4 (a) is a plan view schematically showing a light intensity distribution of a transfer image obtained on a transfer body when a transfer pattern of a reference type photomask is exposed using a proximity exposure apparatus, and Fig. 4 (b) (negative photosensitive material) according to the light intensity distribution shown in Fig. 1 (a). Fig.
FIG. 5A is a plan view showing an enlarged cross-sectional area around the transfer pattern of the photomask shown in FIG. 1, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the transferred pattern when the transfer pattern is exposed by the near- Is a plan view schematically showing the light intensity distribution on the transferring surface.
6 is a plan view schematically showing an ideal light intensity distribution on a transfer image.
7 is a plan view showing a configuration example of a transfer pattern provided in the photomask according to the first embodiment of the present invention.
8 is a plan view schematically showing an example of the light intensity distribution of the transfer image obtained when the photomask according to the first embodiment of the present invention is used.
9 is a plan view showing another structural example of the transfer pattern provided in the photomask according to the first embodiment of the present invention.
10 is a plan view schematically showing a light intensity distribution of a transfer image formed on a transfer body when the transfer pattern of the photomask according to the reference form shown in Fig. 1 is exposed by a proximity exposure apparatus.
11 is a plan view showing a configuration example of a transfer pattern provided in the photomask according to the second embodiment of the present invention.
Figs. 12 (a) to 12 (e) are plan views showing an embodiment of an extension part applicable to the second embodiment of the present invention.
13 is a plan view schematically showing a light intensity distribution on a transferred image formed on a transferred body when the transfer pattern of the photomask according to the reference form shown in Fig. 1 is exposed by the near-field exposure apparatus.
14 is a plan view showing a configuration example of a transfer pattern provided in the photomask according to the third embodiment of the present invention.
15 is a plan view showing a transfer pattern of the photomask of the reference type.
16 is a diagram showing a light intensity distribution of an optical image (transfer image) obtained on a transfer body by exposing a photomask having the transfer pattern shown in FIG.
17 is a plan view showing an example in which an auxiliary pattern is introduced into the transfer pattern of the photomask.
Fig. 18 is a diagram showing the optical intensity distribution of the optical image obtained on the transferred body according to the transfer pattern of Fig. 17; Fig.
Fig. 19 (a) is a schematic view showing a configuration example of a color filter, Fig. 19 (b) is a view showing a mask pattern before miniaturization, and Fig. 19 (c) is a view showing a mask pattern after miniaturization.
Fig. 20 (a) is a diagram showing a pattern of CF by an ideal transfer of BM, and Fig. 20 (b) is a diagram showing a pattern of CF by transfer of an actual BM.
<참고 형태><Reference form>
도 1은 본 발명의 참고 형태에 관한 포토마스크의 구성예를 나타내는 평면도이다. 또, 도 2의 (a)는 도 1의 H-H 단면도이며, (b)는 도 1의 V1-V1 단면도이며, (c)는 도 1의 V2-V2 단면도이다.1 is a plan view showing a configuration example of a photomask according to a reference form of the present invention. Fig. 2 (a) is a sectional view taken along line H-H in Fig. 1, Fig. 2 (b) is a sectional view taken along the line V1-V1 in Fig. 1, and Fig.
도시한 포토마스크는 피전사체상에 BM을 형성하기 위한 전사용 패턴을 투명 기판상에 구비하는 근접 노광용의 포토마스크이다. 포토마스크의 전사용 패턴은 실질적으로 투광부(22)로 이루어지는 제1 슬릿 패턴(1)과, 실질적으로 반투광부(21)로 이루어지는 제2 슬릿 패턴(2)과, 실질적으로 차광부(23)로 이루어지는 차광 패턴(3)을 구비한다.The photomask shown in the figure is a photomask for proximity exposure having a transfer pattern for forming a BM on a transfer body on a transparent substrate. The transfer pattern of the photomask includes a
제1 슬릿 패턴(1) 및 제2 슬릿 패턴(2)은 각각에 대응하는 패턴 형성 영역에 형성된다. 구체적으로는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 방향으로 신장하는 패턴 형성 영역을 제1 패턴 형성 영역(E1)으로 하고, 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 신장하는 패턴 형성 영역을 제2 패턴 형성 영역(E2)으로 하며, 제1 패턴 형성 영역(E1)과 제2 패턴 형성 영역(E2)이 교차하는 영역(도면 중, 해칭을 실시한 영역)을 교차 영역(E3)으로 할 때, 제1 슬릿 패턴(1)은 제1 패턴 형성 영역(E1)에 형성되고, 제2 슬릿 패턴(2)은 교차 영역(E3)을 제외한 제2 패턴 형성 영역(E2)에 형성된다. 여기에서는 일례로서 X 방향(횡방향)을 제1 방향, Y 방향(종방향)을 제2 방향으로 하고 있다. 이 경우, 제1 패턴 형성 영역(E1)과 제2 패턴 형성 영역(E2)은 서로 직각으로 교차하는 형태로 격자상으로 형성된다.The
제1 슬릿 패턴(1)은 X 방향을 길이 방향, Y 방향을 폭 방향으로 하여 형성되는 슬릿상의 패턴으로서, Y 방향으로 소정의 피치(P1)로 배열되어 있다. 제2 슬릿 패턴(2)은 X 방향을 폭 방향, Y 방향을 길이 방향으로 하여 형성되는 슬릿상의 패턴으로서, X 방향으로 소정의 피치(P2)로 배열되어 있다. 차광 패턴(3)은 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)에 의해서 둘러싸이는 패턴이다. 또한 도 1은 포토마스크의 전사용 패턴의 일부를 나타내는 것으로, 실제로는 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)이 각각 소정의 피치(P1, P2)의 반복 주기로 형성된다.The
제1 슬릿 패턴(1)은 투명 기판(30)의 표면이 노출된 투광부(22)로 이루어진다. 제2 슬릿 패턴(2)은 투명 기판(30)상에 반투광막(31)을 성막하여 형성되는 반투광부(21)로 이루어진다. 반투광막(31)은 노광 광의 일부를 투과하는 반투광성의 막이다. 차광 패턴(3)은 투명 기판(30)상에 차광막(32)을 성막하여 형성되는 차광부(23)로 이루어진다. 또한 도 2에서는 차광부(23)가, 반투광막(31)과 차광막(32)을 이 순서대로 적층한 적층막으로 되어 있지만, 적층 순서는 역이어도 되고, 또 차광막(32)의 단층막이어도 된다.The
도 4(a)는 상기 참고 형태의 포토마스크의 전사용 패턴을, 근접 노광 장치를 이용해 노광했을 때에, 피전사체상에 얻어지는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또, 도 4(b)는 도 4(a)에 나타내는 광강도 분포에 의해서, 피전사체(네거티브형의 감광 재료)에 형성되는 BM상을 나타내는 평면도이다. 도 4(b)에서는 제1 슬릿 패턴(1)에 대한 제1 BM 패턴(41)과, 제2 슬릿 패턴(2)에 대응하는 제2 BM 패턴(42)으로 둘러싸인 부분이, 차광 패턴(3)에 대응하는 개구부(43)가 되고 있다. 또, 제1 BM 패턴(41)의 선폭을 L1, 제2 BM 패턴(42)의 선폭을 L2로 나타내고 있다.Fig. 4 (a) is a plan view schematically showing a transfer pattern of a transferred image obtained on a transferred body when the transfer pattern of the photomask of the reference form is exposed using a near-field exposure apparatus. Fig. 4 (b) is a plan view showing a BM image formed on a transferred body (negative photosensitive material) by the light intensity distribution shown in Fig. 4 (a). The portion enclosed by the
상기 도 4(a)에 나타내는 광강도 분포에 의하면, 포토마스크의 전사용 패턴에 의해서 피전사상에 얻어지는 전사상의 형상에는 이하에 서술하는 3개의 현상이 나타나고 있다.According to the light intensity distribution shown in Fig. 4 (a), the following three phenomena appear in the shape of the transferred image obtained by the transfer pattern of the photomask.
(1) 제1 패턴 형성 영역(E1)과 제2 패턴 형성 영역(E2)의 교차 영역(E3) 근방에서, 또한 제2 슬릿 패턴(2)의 길이 방향의 단부(도 4(a)의 A부) 부근에, 노광 광의 광강도가 국소적으로 저하된, 어두운 스팟(이하, 「광량 저하 스팟」이라고 함)이 출현하고 있다. 여기에 나타난 광강도의 저하에 의해, 피전사체상에 형성되는 BM상에서는 제2 BM 패턴(42)의 선폭(L2)이 부분적으로 설계값보다 작아져, 경우에 따라서는 단선을 일으키는 원인이 되기 쉽다.(A) in the longitudinal direction of the
(2) 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, BM상의 개구부(43)의 코너가 직각이 되지 않고 둥근 모양을 띠고 있다. 또한, 광량의 등고선의 형상도, 포토마스크의 전사용 패턴에서는 직선인 부분이 파동을 일으켜 물결치고 있다(도 4(a)의 B부). 이 때문에, 피전사체상에 형성되는 BM상의 개구부(43)의 코너가 둥글게 되어, 개구 면적이 감소하고 있다.(2) As shown in Fig. 4 (b), the corners of the opening
(3) 제1 슬릿 패턴(1)에서, X 방향에 인접하는 2개의 교차 영역(E3)의 중간에, 강한 광량 피크가 출현하고 있다(도 4(a)의 C부). 이 때문에, 제1 슬릿 패턴(1)을 투과하는 노광 광의 광강도에 불필요한 강약이 생긴다. 따라서, 제1 슬릿 패턴(1)에 대응해 피전사체상에 형성되는 BM상에, 국소적으로 강한 경화 부분(44)이 생기고, 이것에 의해서 BM의 입체 구조에 요철이 생기는 리스크가 있다.(3) In the
현상에서는 상술한 3개의 현상에 기인해 패턴 형상이 열화한 전사상에 의해서, 피전사체상의 BM용 감광 재료를 감광해 CF를 제조할 때에 생길 수 있는 문제점의 해소가 과제로서 표면화하고 있다. 이하, 상기 (1)의 현상에 의해서 생기는 과제에 대응하는 실시 형태를 제1 실시 형태, 상기 (2)의 현상에 의해서 생기는 과제에 대응하는 실시 형태를 제2 실시 형태, 상기 (3)의 현상에 의해서 생기는 과제에 대응하는 실시 형태를 제3 실시 형태로서 설명한다.In the development, the problem that can be caused when the photosensitive material for BM on photosensitive body is photographed to produce CF by the transfer image in which the pattern shape is deteriorated due to the above-mentioned three phenomena is surfaced as a problem. Hereinafter, the embodiment corresponding to the problem caused by the development of the above (1) will be referred to as the first embodiment, and the embodiment corresponding to the problem caused by the development of the above (2) will be referred to as the second embodiment, Will be described as a third embodiment.
<제1 실시 형태>≪ First Embodiment >
우선, 상기 (1)의 현상에 대해 검토한다.First, the phenomenon of the above (1) will be examined.
도 5의 (a)는 도 1에 나타내는 포토마스크의 전사용 패턴의 교차 영역 주변을 확대한 평면도이며, (b)는 그 전사용 패턴을 근접 노광 장치에 의해 노광했을 때에, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다.FIG. 5A is an enlarged plan view of the vicinity of the crossing region of the transfer pattern of the photomask shown in FIG. 1, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the transfer pattern when the transfer pattern is exposed by the near- Fig. 5 is a plan view schematically showing the light intensity distribution on the transfer surface.
도 5(a)에서, 제1 슬릿 패턴(1)은 일정 폭(W1)의 부분을 가지고, 제2 슬릿 패턴(2)은 일정 폭(W2)(단, W2<W1)의 부분을 갖는다. 제1 슬릿 패턴(1)의 일정 폭(W1)의 부분은 X 방향과 평행으로 되어 있고, 제2 슬릿 패턴(2)의 일정 폭(W2)의 부분은 Y 방향과 평행으로 되어 있다.In Fig. 5A, the
교차 영역(E3)은 Y 방향에 인접하는 제2 슬릿 패턴(2)간에 구획되는 다각형(도 5(a)에서는 사각형)의 영역이다. 교차 영역(E3)은 Y 방향에 교차 영역(E3)을 통해서 대향하는 제2 슬릿 패턴(2)의 각부를 각각 YE로 할 때에, 각각의 각부(YE)를 직선으로 이은 다각형의 영역으로서 특정하는 것이 가능하다. 어떤 1개의 제2 슬릿 패턴(2)에 관해, X 방향에 쌍을 이루는 제2 슬릿 패턴(2)의 각부(YE)를 직선으로 이은 선분은 제2 슬릿 패턴(2)의 출구에 상당한다. 제2 슬릿 패턴(2)의 출구란, 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로서, 제2 방향(본 형태에서는 Y 방향)에서 교차 영역(E3)에 접하는 제2 슬릿 패턴(2)의 단변(端邊)을 말한다. 제2 슬릿 패턴(2)의 각부(YE)는, 예를 들어 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계 부분에서, 제2 슬릿 패턴(2)의 선폭이나 에지(edge) 형상이 급격하게 변화하는 변곡부로서 특정하는 것이 가능하다.The intersection area E3 is a polygon (rectangular in Fig. 5 (a)) partitioned between the
상술한 바와 같이, 제1 슬릿 패턴(1)은 투광부(22)로 이루어지고, 제2 슬릿 패턴(2)은 반투광부(21)로 이루어진다. 또, 도 5(a)에서는 교차 영역(E3)의 범위를 나타내기 때문에 해칭을 실시하고 있지만, 교차 영역(E3)은 제1 슬릿 패턴(1)의 일부가 된다. 이 때문에, 교차 영역(E3)은 제1 슬릿 패턴(1)과 동일하게, 투명 기판(30)을 노출해서 이루어지는 투광부(22)로 이루어진다. 또한 교차 영역(E3)에 관해서는 도 5(a) 이외의 도면에서도, 해칭을 실시하는 경우가 있다. 차광 패턴(3)은 BM의 개구에 대응하는 패턴으로서, 차광부(23)로 이루어진다. 차광 패턴(3)은 X 방향에 인접하는 제2 슬릿 패턴(2) 사이에 위치하면서, Y 방향에 인접하는 제1 슬릿 패턴(1) 사이에 위치하도록 형성된다.As described above, the
도 5(b)에서, 제2 슬릿 패턴(2)에 대응하는 부분에는 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 Y 방향으로 d1(μm)의 거리를 사이에 둔 위치에, 광량 저하 스팟(45)이 형성되어 있다. 또한 도 5(b)에서는 도 4(a)의 A부에 생긴 광량 저하 스팟을 강조해 표현하고 있다. 광량 저하 스팟(45)의 형성은 BM을 형성하는 공정에서, 상기와 같이, BM의 선폭의 가늘어짐이나, 단선의 리스크를 일으키는 점으로부터 바람직하지 않다. 즉, 제2 슬릿 패턴(2)을 투과한 노광 광이 피전사체상에 형성하는 광의 강도를, 보다 균일화해, 결과적으로는 도 6에 나타내는 바와 같은 이상적인 광강도 분포를 얻는 것이 바람직하다. 또한 도 6에 나타내는 광강도 분포에서는 광량 저하 스팟(45)이 생기지 않았다.5 (b), at a position corresponding to the
여기서, 본 발명자들은 제1 슬릿 패턴(1) 및 제2 슬릿 패턴(2)에 의해서 피전사체상에 형성되는 BM의 전사상의 광강도의 균일성을 높이는 보조 패턴의 도입을 검토했다. 이 보조 패턴은 근접 노광 장치를 이용하고, 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체상에 전사하는 경우에, 독립적으로는 해상하지 않는 패턴이다. 여기서 「독립적으로는 해상하지 않는 패턴」이란, 표시 장치 제조용 노광 장치의 노광 조건 하, 포토마스크의 패턴에서의 CD와 투과율에 의해, 그 패턴의 전사상을 식별할 수 있는 상태로 피전사체상에 형성되지 않는 패턴을 말한다. CD는 Critical Dimension의 약자이며, 패턴 폭의 의미를 갖는다. 보조 패턴은 피전사체상에 형성되는 BM상을 도 6에 나타내는 바와 같은 이상적인 형상에 근접시킬 목적으로 도입되는 패턴으로서, 피전사체상에 형성되는 BM상의 형상을 정돈하는 보조적인 역할을 한다.Here, the present inventors studied the introduction of an auxiliary pattern for increasing the uniformity of the light intensity of the transferred image of the BM formed on the transferred body by the
(제1 실시 형태의 포토마스크)(Photomask of the first embodiment)
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 구성예를 나타내는 평면도이다.7 is a plan view showing a configuration example of a transfer pattern provided in the photomask according to the first embodiment of the present invention.
도시한 포토마스크는 근접 노광 방식으로 노광되는 것으로, 피전사체상에 BM을 형성하기 위한 포토마스크로서 적용할 수 있다. 이 제1 실시 형태에 관한 포토마스크는 전사용 패턴에 보조 패턴을 포함하는 것 이외에는 상기 도 1에 나타내는 참고 형태의 포토마스크와 동일한 패턴을 구비한다. 구체적으로는 제1 패턴 형성 영역(E1)에 형성된 제1 슬릿 패턴(1)과, 교차 영역(E3)을 제외한 제2 패턴 형성 영역(E2)에 형성된 제2 슬릿 패턴(2)과, 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)에 의해서 둘러싸인 차광 패턴(3)을 포함하는 전사용 패턴을 구비한다.The illustrated photomask is exposed in a proximity exposure method and can be applied as a photomask for forming a BM on a transferred body. The photomask according to the first embodiment has the same pattern as the photomask of the reference form shown in Fig. 1 except that the transfer pattern includes an auxiliary pattern. More specifically, the
제1 슬릿 패턴(1)은 일정 폭(W1)(μm)의 부분을 가지고, 제2 슬릿 패턴(2)은 그것보다도 좁은 일정 폭(W2)(μm)의 부분을 갖는다. 제1 슬릿 패턴(1)의 Y 방향의 피치(반복 주기)는 P1(μm)이며, 제2 슬릿 패턴(2)의 X 방향의 피치(반복 주기)는 P2(μm)이다. 제1 슬릿 패턴(1)은 실질적으로 투광부(22)로 이루어지고, 제2 슬릿 패턴(2)은 실질적으로 반투광부(21)로 이루어지는 것이 바람직하다. 투광부(22)는 투명 기판(30)이 노출된 것으로 할 수 있고, 반투광부(21)는 반투광막(31)상에 반투광막(31)을 성막해 형성할 수 있다. 반투광부(21)의 노광 광투과율은 투명 기판의 그것을 100%로 했을 때, 바람직하게는 30~70%이며, 보다 바람직하게는 40~60%이다. 또, 반투광막(31)의 노광 광에 대한 위상 시프트량은 바람직하게는 ±90도 이내이며, 보다 바람직하게는 ±60도 이내이다. 교차 영역(E3)은 실질적으로 투광부(22)로 이루어진다.The
또한 본 실시 형태에서, 「실질적」인 영역이란, 독립해 해상은 하지 않지만 BM의 패턴의 전사성을 향상시키기 위해서 도입하는 보조 패턴이 있는 경우, 상기 보조 패턴 이외의 영역을 말한다. 예를 들어, 투광부로 이루어지는 제1 슬릿 패턴(1) 내에, 후술하는 바와 같이, 반투광부로 이루어지는 고립 패턴을 보조 패턴으로서 도입하는 경우 등이 포함된다. 이 경우, 제1 슬릿 패턴(1)이 「실질적」으로 투광부로 이루어진다는 의미는 투광부로 이루어지는 제1 슬릿 패턴(1)과 반투광부로 이루어지는 보조 패턴을 서로 더한 면적을 100%로 했을 때에, 제1 슬릿 패턴(1)이 차지하는 면적이 65% 이상, 바람직하게는 80% 이상의 경우를 말한다. 제2 슬릿 패턴(2)에 대해서도 동일하게 제2 슬릿 패턴(2)이 「실질적」으로 반투광부로 이루어진다는 의미는 제2 슬릿 패턴(2)이 차지하는 면적이 65% 이상, 바람직하게는 80% 이상인 경우를 말한다. 또, 교차 영역(E3)이 실질적으로 투광부로 이루어지는 경우란, 예를 들어 후술하는 제2 실시 형태에서 서술하는 바와 같이, 교차 영역(E3)과는 광학 특성이 상이한 보조 패턴이 교차 영역(E3) 내에 도입되는 경우에, 보조 패턴을 제외한 부분이 투광부가 되는 경우를 말한다.In the present embodiment, the " substantial " region refers to an area other than the auxiliary pattern when there is an auxiliary pattern to be introduced to improve the transferability of the BM pattern although it does not depend on the resolution. For example, as described later, a case in which an isolated pattern composed of a semi-light-projecting portion is introduced as an auxiliary pattern in the
또, 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)이 형성하는, 격자의 창에 상당하는 부분에는 각각 차광 패턴(3)이 형성되어 있다. 차광 패턴(3)은 투명 기판(30)상에 차광막(32)이 형성된 차광부(23)로 이루어진다. 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)은 피전사체상에 형성해야 할 BM에 대응하는 격자상의 패턴을 구성하고 있다. 또, 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)으로 둘러싸인 차광 패턴(3)은 BM의 개구에 대응하는 패턴을 구성하고 있다. LCD의 CF를 제조하는 경우에는 투명한 CF 기판상에 BM을 형성한 후, BM의 각 개구 부분에, 각각에 대응하는 색(R, G, B) 필터를 형성한다.A
또한 도시는 하지 않지만, 포토마스크의 전사용 패턴의 외주 근방에는 차광부가 형성되어 있지 않은 투광부를 가질 수 있다. 이 투광부는 액정 표시 장치의 표시 부분 외연의 액자 영역에 대응하며, 제1, 제2 슬릿 패턴보다도 충분히 넓은 폭을 갖는다.Further, although not shown, a light transmitting portion having no shielding portion may be provided in the vicinity of the outer periphery of the transfer pattern of the photomask. This transparent portion corresponds to the frame region of the outer edge of the display portion of the liquid crystal display device and has a width sufficiently larger than that of the first and second slit patterns.
제1 슬릿 패턴(1)의 일정 폭 부분에서의 폭 치수(W1)(μm)는 바람직하게는 15≤W1≤40이며, 제2 슬릿 패턴(2)의 일정 폭 부분의 폭 치수(W2)(μm)는 바람직하게는 4≤W2≤12이다. 또, 제1 슬릿 패턴(1)의 피치(P1)(μm)는 바람직하게는 400≤P1≤100이며, 제2 슬릿 패턴(2)의 피치(P2)(μm)는 바람직하게는 10≤P2≤35이다.The width W1 (μm) in the constant width portion of the
또한 본 실시 형태에서는 제1 패턴 형성 영역(E1)과 제2 패턴 형성 영역(E2)이, 서로 직각으로 교차하는 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 패턴 형성 영역(E1)과 제2 패턴 형성 영역(E2)의 교차하는 각도는 90±45도 이내, 보다 바람직하게는 90±30도 이내로 할 수 있다. 어느 경우에도, 제1 슬릿 패턴(1)은 제1 패턴 형성 영역(E1)에 형성되고, 제2 슬릿 패턴(2)은 교차 영역(E3)을 제외한 제2 슬릿 패턴(2)에 형성된다.In the present embodiment, the case where the first pattern formation region E1 and the second pattern formation region E2 intersect each other at right angles is described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, the angle of intersection between the first pattern forming region E1 and the second pattern forming region E2 may be within 90 +/- 45 degrees, more preferably within 90 +/- 30 degrees. In any case, the
또, 제1 슬릿 패턴(1)은 모든 부분에서 일정 폭이 아니어도 되고, W1의 일정 폭 부분을 가지고 있으면 된다. 동일하게, 제2 슬릿 패턴(2)은 모든 부분에서 일정 폭이 아니어도 되고, W2의 일정 폭 부분을 가지고 있으면 된다. 이 때문에, 예를 들어 제1 슬릿 패턴(1)은 부분적으로 광폭이 된 부분을 가지고 있어도 된다. 또, 제1 슬릿 패턴(1) 및 제2 슬릿 패턴(2)은 각각 길이의 50% 이상의 비율로, 상기 일정 폭(W1, W2)의 부분을 가지고 있는 것이 바람직하다.In addition, the
이하에, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크의 전사용 패턴이 구비하는 보조 패턴에 대해 도 7을 이용해 설명한다.Hereinafter, an auxiliary pattern included in the transfer pattern of the photomask according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
제2 슬릿 패턴(2)에는 보조 패턴으로서 한쌍의 볼록부(5)가 형성되어 있다. 한쌍의 볼록부(5)는 제2 슬릿 패턴(2)의 폭 방향의 양측으로 부분적으로 돌출하여 형성되고, 이것에 의해서 제2 슬릿 패턴(2)의 일부가 다른 부분보다 선폭이 넓은 광폭부(6)가 되고 있다. 각각의 볼록부(5)는 X 방향으로 α1(μm)의 돌출량, Y 방향으로 β1(μm)의 돌출폭으로 형성되어 있다. 한쌍의 볼록부(5)는 제2 슬릿 패턴(2)의 폭 방향 양측의 대응하는 위치에 형성되고, 바람직하게는 폭 방향으로 대칭으로 마련된다. 또, 한쌍의 볼록부(5)는 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 Y 방향으로 등거리의 위치에 형성하는 것이 바람직하다.In the
한쌍의 볼록부(5)에 의해서 형성되는 광폭부(6)는 교차 영역(E3)의 근방에 배치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 Y 방향에서, 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터, 광폭부(6)의 중심까지의 거리(D1)가, 제2 슬릿 패턴(2)의 길이(P1-W1)의 1/4 이내인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기의 거리(D1)의 바람직한 범위는, β1÷2≤D1≤0.25×(P1-W1)이다. 또, 거리(D1)는, β1÷2<D1를 만족하는 것, 즉 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 볼록부(5)가 이간(離間)해서 배치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
광폭부(6)의 폭은 W2+(2×α1)로 표시된다. 그 경우, 볼록부(5)의 돌출량(α1)은 바람직하게는 0<α1≤0.3×W2이며, 보다 바람직하게는 0.04×W2≤α1≤0.25×W2이다. 또, 볼록부(5)의 돌출폭(β1)은 바람직하게는 0<β1≤0.15×(P1-W1)이다.The width of the
본 발명자들의 검토에 의하면, 제2 슬릿 패턴(2)에 광폭부(6)를 마련함으로써, 상기 광량 저하 스팟(45)(도 5(b))의 형성이 억제되는 것이 확인되었다. 즉, 도 7의 전사용 패턴을 구비하는 BM 형성용의 포토마스크를 노광하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 슬릿 패턴(2)의 전사상에서, 광강도의 감소가 해소되어 광강도 분포가 균일화하는 것을 알 수 있었다. 즉 상기는 광폭부(6)가 없는 경우에 비해, 광강도 분포의 균일화가 가능했다.The inventors of the present invention have confirmed that the formation of the light amount lowering spot 45 (Fig. 5 (b)) is suppressed by providing the
또한 본 실시 형태에서는 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 거리(D1)만큼 멀어진 위치에 광폭부(6)를 형성하고 있지만, 거리(D1)로 특정되는 광폭부(6)의 위치와, 도 5(b)에 나타내는 거리(d1)로 특정되는 광량 저하 스팟(45)의 위치는, 반드시 일치하지 않는다. 즉, D1=d1로는 한정하지 않고, D1>d1, 혹은 D1<d1이 되는 경우도 있다. 광폭부(6)의 최적인 위치, 즉 제2 슬릿 패턴(2)의 전사상에서의 광강도 분포가 가장 안정한 광폭부(6)의 위치는 광학 시뮬레이션에 의해서 확인하는 것이 가능하다.In the present embodiment, the
또, 제2 슬릿 패턴(2)에 마련하는 광폭부(6)의 수는 1개에 한정되지 않는다. 즉, 제2 슬릿 패턴(2)에 도입하는 볼록부(5)는 한 쌍에 한정되지 않는다. 예를 들어, 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계의 근방에 광폭부(6)를 마련한 결과, 제2 슬릿 패턴(2)의 전사상에서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 새로운 광량 저하 스팟(45b)이 형성되는 경우가 있다. 광량 저하 스팟(45b)은 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 Y 방향으로 거리(d2)만큼 멀어진 위치에 생기고 있다.The number of
여기서, 이 광량 감소를 해소해, 제2 슬릿 패턴(2)의 전사상의 광강도 분포를 보다 균일하게 하기 위해서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상기의 광폭부(6) 외에, 2번째의 광폭부(6b)를 도입할 수 있다. 광폭부(6b)는 한쌍의 볼록부(5b)에 의해서 제2 슬릿 패턴(2)에 형성된다.Here, as shown in Fig. 9, in order to solve this light amount reduction and make the light intensity distribution of the transfer image of the
도 9에 나타내는 전사용 패턴에서는 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 D1(μm)의 거리만큼 멀어진 위치에 광폭부(이하, 「메인 광폭부」라고도 말함)(6)이 마련되고, 추가로 그 경계로부터 D2(μm)의 거리만큼 멀어진 위치에 광폭부(6b)가 마련되어 있다. 이 경우, Y 방향의 거리(D2)는 상기의 거리(D1)와 동일하게, 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터, 광폭부(6b)의 중심까지의 거리를 나타내고, D2>D1의 관계를 만족한다. 또, 광폭부(6)에서의 볼록부(5)의 돌출량(α1)(μm)과, 광폭부(6b)에서의 볼록부(5b)의 돌출량(α2)(μm)의 관계는 바람직하게는 α1≥α2이며, 보다 바람직하게는 α1>α2이다.The transfer pattern shown in Fig. 9 has a wider portion 6 (hereinafter also referred to as a " main wider portion ") at a position distant from the boundary between the intersection region E3 and the
제2 슬릿 패턴(2)에 광폭부(6)만을 마련하는 경우, 혹은 광폭부(6)와 광폭부(6b) 모두를 마련하는 경우, 볼록부(5, 5b)의 돌출 형상은 직사각형인 것이 바람직하다. 또, 제2 슬릿 패턴(2)에 마련하는 광폭부(6)의 수는 3개 이상이어도 된다. 그 경우, 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터 가까운 순서로, 각각의 광폭부(6)의 돌출량을 α1, α2, α3, α4,···로 하면, 이들 관계는 바람직하게는 α1≥α2≥α3≥α4···이며, 보다 바람직하게는 α1>α2>α3>α4···이다. 다만, 이 조건은 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터, 제2 슬릿 패턴(2)의 길이 방향의 중간부까지의 구간에 적용되는 것으로 한다.In the case where only the
제2 슬릿 패턴(2)의 길이 방향의 일단(一端)으로부터 타단(他端)까지 배치하는 광폭부(6)의 수 N은 바람직하게는 1≤N≤5이다. 그 경우, 메인 광폭부(6)는 교차 영역(E3)의 근방에 배치하는 것이 바람직하다.The number N of the
또한 광량 저하 스팟(45b)에 관해서도, 거리(D2)로 특정되는 광폭부(6b)의 위치와, 거리(d2)로 특정되는 광량 저하 스팟(45b)의 위치는, 반드시 일치하지 않는다. 즉, D2=d2로는 한정하지 않고, D2>d2, 혹은 D2<d2가 되는 경우도 있다. 이 점은 제2 슬릿 패턴(2)에 3개 이상의 광폭부(6)를 마련하는 경우(D3 이하의 경우)에 대해서도 동일하다.The position of the
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크에서는 제2 슬릿 패턴(2)에 한쌍의 볼록부(5)에 의해서 광폭부(6)를 형성함으로써, 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 제2 슬릿 패턴(2)이 피전사체상에 형성하는 전사상의 광강도 분포에서의, 광강도의 국소적인 저하(광량 저하 스팟(45)의 발생)를 억제해, 제2 슬릿 패턴(2)의 투과 광강도를 균일화할 수 있다. 이것에 의해, 피전사체상에 형성되는 제2 슬릿 패턴(2)의 전사상의 광강도 분포를, 도 6에 나타내는 이상적인 광강도 분포에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 표시 장치의 제조 공정에서 CF를 제조하는 경우에, CF 기판상에 형성되는 BM의 치수(특히, 패턴 폭)를 소정 범위 내로 하여, 단선의 리스크를 경감할 수 있다. In the photomask of the first embodiment of the present invention, the
또, 본 실시 형태는 종래의 포토마스크가 구비하고 있던, BM의 개구에 대응하는 차광 패턴을, 해상 한계 이하(독립적으로 해상하지 않음)의 반투광부에 일부 치환함으로써, 전사상의 가늘어짐이나 단선의 리스크를 저감하는 것이라고 생각할 수도 있다.Further, in the present embodiment, the light shielding pattern corresponding to the opening of the BM provided in the conventional photomask is partially replaced with a translucent portion below the resolution limit (not independently resolving) You might think that it is to reduce the risk.
<제2 실시 형태>≪ Second Embodiment >
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크는 상기 (2)의 현상에 의해서 생기는 과제를 해결하는 것이다.The photomask according to the second embodiment of the present invention solves the problem caused by the phenomenon described in (2) above.
도 10은 상기 도 1에 나타내는 참고 형태에 관한 포토마스크의 전사용 패턴을 근접 노광 장치에 의해 노광했을 때, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 여기에서는 도 4(a)에 나타내는 B부(각부의 둥글게 됨, 및 등고선의 굴곡)를 강조해 표현하고 있다. 즉, 차광 패턴(3)의 각부(K)(도 5(a))가 모(角)나 있어도, 피전사체상에 전사상으로서 전사되면, 차광 패턴(3)의 각부(K)에 대응하는 부분(도 10의 J부)이 둥근 모양을 띠어 색 필터를 배치해야 할 개구 영역의 내측으로 들어가 있다. 동시에, 투광부로 이루어지는 제1 슬릿 패턴(1)의 전사상으로서 형성되는 밝은 띠(도 10의 Q부)의 외연에 형성되는 등고선(도면 중, S부)에 물결, 굴곡(도면 중, 점선의 타원을 참조)가 생기고 있다. 이들 현상에 의해, 포토마스크를 이용해 제조되는 CF의 개구부(색 필터가 배치되는 영역)의 개구 면적이 작아져, 디스플레이의 밝기가 손상될 가능성이 있다.10 is a plan view schematically showing a light intensity distribution of a transfer image formed on a transfer body when the transfer pattern of the photomask according to the reference form shown in Fig. 1 is exposed by a proximity exposure apparatus. Here, the B part (rounded parts and contour lines) shown in Fig. 4 (a) is highlighted. 5 (a)) of the light-
(제2 실시 형태의 포토마스크)(Photomask of the second embodiment)
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크를 구비하는 전사용 패턴의 구성예를 나타내는 평면도이다.11 is a plan view showing a configuration example of a transfer pattern including a photomask according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크는 상기 제1 실시 형태에 관한 포토마스크와 동일하게, 제1 슬릿 패턴(1), 제2 슬릿 패턴(2) 및 차광 패턴(3)을 구비하는 것으로, 제1 실시 형태와의 차이점은 상기 보조 패턴으로서 상기 광폭부를 가지는 대신에(또는 상기 광폭부를 가지는 것에 더하여), 하기의 확장부를 가지는 점이다.The photomask according to the second embodiment of the present invention includes the
도 11에 나타내는 포토마스크에서는 제2 슬릿 패턴(2)의 출구로부터 Y 방향으로 확장해 확장부(7)가 형성되어 있다. 또, 확장부(7)는 제2 슬릿 패턴(2)의 출구로부터 X 방향으로도 확장하고 있다. 여기서, X 방향이란, 제1 슬릿 패턴(1)의 일정 폭(W1)의 부분과 평행한 방향으로 하고, Y 방향이란, 제2 슬릿 패턴(2)의 일정 폭(W2)의 부분과 평행한 방향으로 한다. 또, 제2 슬릿 패턴(2)의 출구란, 전술한 바와 같이, 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로서, 제2 방향(본 형태에서는 Y 방향)에서 교차 영역(E3)에 접하는 제2 슬릿 패턴(2)의 단변을 말한다. 확장부(7)는 반투광부로 이루어진다. 확장부(7)는 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계로부터, 교차 영역(E3)측으로 내밀도록 확장하고, 추가로 교차 영역(E3)의 양측으로도 내밀도록 확장하고 있다.In the photomask shown in Fig. 11, the extending
여기서, 확장부(7)의 Y 방향의 확장량을 γ1(μm), X 방향의 확장량을γ2(μm)로 하면, Y 방향의 확장량(γ1)은 교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계를 기준으로 규정되고, X 방향의 확장량(γ2)은 제2 슬릿 패턴(2)의 각부(YE)의 위치를 기준으로 규정된다. 확장부(7)는 제2 슬릿 패턴(2)의 폭 방향의 중심에 대하여, X 방향의 한쪽과 다른 쪽에 각각 γ2(μm)씩의 확장량으로 대칭으로 내밀고 있다. 이 때문에, X 방향에서의 확장부(7)의 폭(W3)(μm)은 제2 슬릿 패턴(2)의 폭(W2)보다도 커지고 있다. 확장부(7)의 폭(W3)은 제2 슬릿 패턴(2)의 폭(W2)과의 관계에서, W3(=W2+2×γ2)>W2가 된다. 확장부(7)는, γ1의 치수를 가지는 단변과, W3의 치수를 가지는 장변으로 이루어지는 직사각형으로 형성되어 있다.Here, assuming that the amount of extension of the
확장부(7)의 γ1(μm)의 치수는 바람직하게는 0<γ1<0.5×W1, 보다 바람직하게는 0<γ1<0.1×P1<0.5×W1이다. 또, 확장부(7)의 γ2(μm)의 치수는 바람직하게는 0<γ2<0.5×(P2-W2), 보다 바람직하게는 0<γ2<0.3×(P2-W2)이다.The dimension of? 1 (μm) of the extending
제2 실시 형태에 관한 포토마스크의 전사용 패턴에서는 제2 슬릿 패턴(2)이 반투광부로 이루어지고, 또한 확장부(7)도, 제2 슬릿 패턴(2)과 동일하게, 반투광부로 이루어지는 것이 바람직하다. 또, 확장부(7)는 제2 슬릿 패턴(2)과 동일한 반투광막에 의해서 형성한, 동일한 광투과율을 가지는 반투광부인 것이, 보다 바람직하다.In the transfer pattern of the photomask according to the second embodiment, the
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크에서는 제2 슬릿 패턴(2)의 출구로부터 X 방향과 Y 방향으로 확장하는 확장부(7)를 형성함으로써, 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 제2 슬릿 패턴(2)이 피전사체상에 형성하는 전사상에서의 각부(도 10의 J부)의 곡율을 증가시켜, 각부의 둥글게 됨을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 확장부는 그것이 없는 경우에 비해, 피전사체상에 형성되는 전사상에서의, 상기 각부의 곡율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 도 10의 전사상에서의 각부 J의 곡율(R2)을, 도 6에 나타내는 곡율 R1(>R2)에 근접시킬 수 있다. 또한, 투광부로 이루어지는 제1 슬릿 패턴(1)의 전사상에서의 등고선(도 10의 S부)의 움직임을 억제할 수도 있다. 이것에 의해, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를, 도 6에 나타내는 이상적인 광강도 분포에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 표시 장치의 제조 공정에서 CF를 제조하는 경우에, BM의 개구 면적의 감소를 억제하여, 보다 밝은 CF를 얻는 것이 가능해진다.In the photomask according to the second embodiment of the present invention, the
확장부의 태양은 도 11에 나타내는 것 이외에도, 예를 들어 도 12(a)~(e)에 나타내는 바와 같이, 여러 가지의 것이 생각된다. In addition to the embodiment shown in Fig. 11, various types of expansion portions can be considered, for example, as shown in Figs. 12 (a) to 12 (e).
상기 도 11에서는 확장부(7)는 X 방향과 Y 방향의 양쪽으로 확장한 태양(XY 확장형)으로 되어 있다. 이것에 비해, 도 12(a)에서는 확장부(7)는 제2 슬릿 패턴(2)의 폭(W2)과 동일한 폭으로 Y 방향으로만 확장한 태양(Y 확장형)으로 되어 있다. 또, 도 12(b)에서는 Y 방향으로 확장한 확장부(7)의 선단이 볼록형으로 돌출한 태양(Y 볼록 확장형)으로 되어 있고, 도 12(c)에서는 Y 방향으로 확장한 확장부(7)의 선단이 오목형으로 패인 태양(Y 오목 확장형)으로 되어 있다. 또, 도 12(d)에서는 X 방향과 Y 방향의 양쪽으로 확장한 확장부(7)의 선단이 볼록형으로 돌출한 태양(XY 볼록 확장형)으로 되어 있고, 도 12(e)에서는 X 방향과 Y 방향의 양쪽으로 확장한 확장부(7)의 선단이 오목형으로 패인 태양(XY 오목 확장형)으로 되어 있다. 이 중, 도 12(b) 및 (d)에 나타내는 볼록형의 태양에서는 볼록부의 중심의 확장량(γ1)에 비해, 볼록부의 양사이드의 확장량이 작은(여기서, 「작다」란, 제로인 경우를 포함함) 태양으로 되어 있다. 또, 도 12(c) 및 (e)에 나타내는 오목형의 태양에서는 오목부의 양 사이드의 확장량(γ1)에 비해, 오목부의 중심의 확장량이 작은(여기서, 「작다」란, 제로인 경우를 포함함) 태양으로 되어 있다.In Fig. 11, the extending
또한 확장부의 태양은 상기 도 11 및 도 12에 예시한 형상을, 복수 조합한 태양이어도 된다. 또, 확장부의 최적의 형상은 제1 슬릿 패턴(1) 및 제2 슬릿 패턴(2)의 각각의 폭이나 광투과율의 설정에 따라서 상이한 경우가 있고, 광학 시뮬레이션에 의해서, 보다 양호한 형상을 선택할 수 있다. 또, 확장부의 형상은 상기에 예시한 형상으로 한정되는 것이 아니고, BM의 설계 패턴에 따라서 결정할 수 있다. 또, 상기에 예시한 확장부(7)에서는 제2 슬릿 패턴(2)의 폭 방향 중심을 기준으로 대칭인 형상으로 되어 있지만, 이것에 한정하지 않고, 비대칭인 형상이어도 된다.The shape of the expanded portion may be a combination of a plurality of shapes as shown in Figs. 11 and 12 described above. The optimum shape of the extension portion may differ depending on the setting of the width and light transmittance of each of the
또, 본 발명의 제2 실시 형태에서는 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)이 직각을 이루는 디자인의 패턴을 예시하고 있지만, 제1 슬릿 패턴(1)과 제2 슬릿 패턴(2)이 이루는 각이 직각이 아닌 경우에도, 상기의 확장부를 마련할 수 있다. 즉, 확장부는 제2 슬릿 패턴(2)의 출구(교차 영역(E3)과 제2 슬릿 패턴(2)의 경계)로부터 Y 방향으로 확장시키고, 또한 필요에 따라 X 방향으로도 확장시킬 수 있다.In the second embodiment of the present invention, a design pattern in which the
본 실시 형태는 종래의 포토마스크가 구비하고 있던 교차 영역에 대응하는 투광부를, 해상 한계 이하(독립적으로 해상하지 않음)의 반투광부에 일부 치환함으로써, BM 전사상의 프로파일을 개량하는 것으로 할 수 있다.In the present embodiment, the profile of the BM transfer image can be improved by partially substituting the translucent portion corresponding to the crossing region of the conventional photomask with the translucent portion below the resolution limit (not independently resolving).
<제3 실시 형태>≪ Third Embodiment >
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크는 상기 (3)의 현상에 의해서 생기는 과제를 해결하는 것이다.The photomask according to the third embodiment of the present invention solves the problem caused by the above-mentioned phenomenon (3).
도 13은 상기 도 1에 나타내는 참고 형태에 관한 포토마스크의 전사용 패턴을 근접 노광 장치에 의해 노광했을 때, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 여기에서는 도 4(a)에 나타내는 C부(강한 광량 피크의 출현)를 강조해 표현하고 있다. 즉, 제1 슬릿 패턴(1)의 폭 중심 근방으로서, X 방향에 인접하는 2개의 교차 영역(E3)의 중간에 대응하는 위치에, 광량이 강한 피크가 형성되는 경우가 있다. 이러한 피크가 출현하면, 피전사체상에 형성되는 BM 등(예를 들어, 네거티브형의 감광성 수지)의 경화가 국소적으로 강하게 생겨 입체 구조물로서 높이에 요철이 생기는 리스크가 있다.13 is a plan view schematically showing a light intensity distribution on a transferred image formed on a transferred body when the transfer pattern of the photomask according to the reference form shown in Fig. 1 is exposed by the near-field exposure apparatus. Here, C portion (appearance of a strong light quantity peak) shown in Fig. 4 (a) is highlighted. In other words, a peak having a strong light quantity may be formed at a position near the center of the width of the
(제3 실시 형태의 포토마스크)(Photomask of the third embodiment)
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 구성예를 나타내는 평면도이다.14 is a plan view showing a configuration example of a transfer pattern provided in the photomask according to the third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크는 상기 제1 실시 형태에 관한 포토마스크와 동일하게, 제1 슬릿 패턴(1), 제2 슬릿 패턴(2) 및 차광 패턴(3)을 구비하는 것으로, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태와의 차이점은 상기 보조 패턴으로서, 상기 광폭부 또는 확장부를 가지는 대신에(또는 상기 광폭부 또는 확장부를 가지는 것에 더하여), 하기의 고립 패턴을 가지는 점이다.The photomask according to the third embodiment of the present invention includes the
도 14에 나타내는 포토마스크에서는 제1 슬릿 패턴(1)이 형성되는 제1 패턴 형성 영역(E1)에, 고립 패턴(8)이 마련되어 있다. 고립 패턴(8)은 X 방향에 인접하는 2개의 교차 영역(E3)의 중간에 위치하도록 형성되어 있다. 여기서 「고립 패턴」이란, 섬 모양으로 고립한 패턴을 말하고, 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같이, 투명 기판이 노출한 투광부에 둘러싸인, 섬 모양의 패턴을 말한다.In the photomask shown in Fig. 14, an
도시(圖示)와 같이, 고립 패턴(8)은 제1 슬릿 패턴(1)의 폭 방향의 중앙 근방으로서, X 방향에 인접하는 교차 영역(E3)의 중심을 이은 직선의 중간에 배치되어 있다. 여기에서는 X 방향에 인접하는 교차 영역(E3)의 중간에 고립 패턴(8)을 1개 배치하고 있지만, 이것을 복수의 고립 패턴으로 분리해 배치해도 된다. 복수의 고립 패턴을 배치하는 경우에는 X 방향에 인접하는 교차 영역(E3)의 중간 지점에, 제1 슬릿 패턴(1)의 폭 방향으로 나란히 하여 복수의 고립 패턴을 배치할 수 있다. 어느 경우에도, 고립 패턴(8)의 중심은 교차 영역(E3)으로부터 등거리에 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 고립 패턴(8)의 위치를, 예를 들어 교차 영역(E3)의 중심으로부터 X 방향으로 거리 D3(=1/2 Py)만큼 멀어진 위치로 할 수 있다. 그리고, 이 고립 패턴(8)에 의해서, 국소적인 광강도의 피크를 낮출 수 있다.As shown in the drawing, the
또, 고립 패턴(8)은 반투광부로 이루어지는 직사각형의 패턴으로 할 수 있다. 다만, 고립 패턴(8)의 형상은 직사각형 이외의 형상이어도 된다. 또, 고립 패턴(8)은 광이 실질적으로 투과하지 않는 차광부로 해도 된다. 광이 실질적으로 투과하지 않는 것은 바람직하게는 광학 농도 OD가, OD≥3인 조건을 만족하는 경우를 말한다. 또, 고립 패턴(8)을 반투광부로 하는 경우에는 바람직하게는 제2 슬릿 패턴(2)과 동일한 광투과율을 가지는 반투광부(반투광막)로 고립 패턴(8)을 형성하면 된다. In addition, the
고립 패턴(8)을, 반투광부에 의해 형성하면, 독립적으로 해상되지 않는 치수의 선택이 보다 용이하기 때문에, 바람직하다.When the
제3 실시 형태에서도, 고립 패턴(8)의 치수, 형상, 노광 광투과율(반투광부로 이루어지는 경우), 배치 위치, 개수 등을, 광학 시뮬레이션에 의해서 선택할 수 있다.Also in the third embodiment, the dimensions, shape, exposure light transmittance (in the case of a semi-light-projecting portion), arrangement position, number and the like of the
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크에서는 X 방향에 인접하는 2개의 교차 영역(E3)의 중간에 위치하도록, 제1 패턴 형성 영역(E1)에 반투광부 또는 차광부로 이루어지는 고립 패턴(8)을 형성함으로써, 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 제1 슬릿 패턴(1)이 피전사체상에 형성하는 전사상의 광강도 분포에서의, 광강도의 국소적인 피크를 억제한다. 그리고, 고립 패턴(8)이 없는 경우와 비교해서, 제1 슬릿 패턴(1)의 투과 광강도를 균일화할 수 있다. 이것에 의해, 피전사체상에 형성되는 제1 슬릿 패턴(1)의 전사상에서, 광강도의 불필요한 상하동(上下動)(강약의 발생)이 저감되고, 보다 균일한 광강도를 가지는 전사상이 된다. 따라서, 피전사체상에 형성되는 전사상의 광강도 분포를, 도 6에 나타내는 이상적인 광강도 분포에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 표시 장치의 제조 공정에서 CF를 제조하는 경우에, BM의 불필요한 높이 변동을 억제할 수 있다.In the photomask according to the third embodiment of the present invention, the
그리고, 본 태양의 포토마스크는 종래의 포토마스크가 구비하고 있던 슬릿 패턴(제1 슬릿 패턴)에 대응하는 투광부를, 해상 한계 이하(독립적으로 해상하지 않음)의 차광부 또는 반투광부에 일부 치환함으로써, 전사상에서의 광강도의 요철을 저감하는 것으로 할 수 있다.In the photomask of this embodiment, the light-transmissive portion corresponding to the slit pattern (first slit pattern) of the conventional photomask is partially replaced with the light-shielding portion or the semitransparent portion below the resolution limit , And the unevenness of the light intensity on the transferring can be reduced.
이상 서술한 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 및 제3 실시 형태에서는 각각, 격자상의 패턴의 전사성을 향상시키기 위해서, BM상의 형상을 정돈하는 보조 패턴을 나타낸다. 즉, 제1 실시 형태에서는 보조 패턴으로서 한쌍의 볼록부(5)(광폭부(6))를 예시하고, 제2 실시 형태에서는 보조 패턴으로서 확장부(7)을 나타내고, 제3 실시 형태에서는 보조 패턴으로서 고립 패턴(8)을 예시했다. 이들 보조 패턴은 포토마스크의 전사용 패턴을 디자인할 때에, 각각 단독으로 적용해도 되고, 어느 2개의 보조 패턴을 조합해도 되며, 모든 보조 패턴을 공존시켜도 된다.In the first, second, and third embodiments described above, an auxiliary pattern for arranging the shape of the BM phase is shown in order to improve the transferability of the lattice pattern. That is, in the first embodiment, the pair of convex portions 5 (wide portions 6) are exemplified as auxiliary patterns, the extending
또, 본 발명의 포토마스크는 상기 제1 ~ 제3 실시 형태에서 예시했던 바와 같이, 독립하여 피전사체상에 해상되지 않는 보조 패턴을 가짐으로써, 피전사체상에 형성되는 BM상의 광강도의 균일성을 높이고, 이것에 의해서, 보다 미세한 BM을 정밀하게 형성하는 것을 가능하게 하는 것이다.The photomask of the present invention, as exemplified in the first to third embodiments described above, has an auxiliary pattern that is not resolved on the transferred object independently, so that uniformity of the light intensity on the BM formed on the transferred body Thereby making it possible to precisely form a finer BM.
본 발명의 포토마스크는, 예를 들어 이하의 방법에 따라 제조할 수 있다. 우선, 석영 등으로 이루어지는 투명 기판(30)상에, 반투광막(31)과 차광막(32)을 적층하고, 추가로 그 위에 포토레지스트막을 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비한다. 반투광막(31)은 Cr, Ta, Zr, Si, Mo의 어느 하나를 함유하는 막으로 할 수 있고, 혹은 이들 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 질화 탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 또는 Si의 화합물(SiON 등), 또는 천이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그 화합물(산화물, 질화물, 산화 질화물, 산화 질화 탄화물 등)을 이용할 수 있다. 반투광막(31)의 노광 광투과율은 바람직하게는 30~70%, 보다 바람직하게는 40~60%로 한다. 차광막(32)의 재료도 상기로부터 선택할 수 있다. 또, 반투광막(31)과 차광막(32)의 사이에 에칭 선택성이 없는 경우에는 필요에 따라, 이들 막과 에칭 선택성이 있는 에칭 스토퍼막을 사이에 끼워 반투광막(31)과 차광막(32)을 적층해도 된다.The photomask of the present invention can be produced, for example, by the following method. First, a photomask blank is prepared by laminating a semi-light-transmitting
다음에, 상기 포토마스크 블랭크에 대해, 레이저 묘화 장치 등을 이용해 원하는 패턴을 묘화하고, 이 묘화와 에칭을 필요 횟수만 실시함으로써, 본 발명의 포토마스크로 할 수 있다. 에칭은 웨트 에칭을 적합하게 적용할 수 있다.Next, the photomask blank of the present invention can be formed by drawing a desired pattern on a photomask blank using a laser beam drawing apparatus or the like, and by performing this drawing and etching only a necessary number of times. Etching can suitably apply wet etching.
상기 방법에 따라 제조된 본 발명의 포토마스크는 투광부(22)와 차광부(23)를 적어도 가지고, 바람직하게는 반투광부(21)를 갖는다. 투광부(22)는 투명 기판(30)이 노출되어 이루어지고, 차광부(23)는 투명 기판(30)상에 적어도 차광막(32)이 형성되어 이루어지며, 반투광부(21)는 투명 기판(30)상에 반투광막(31)이 형성되어 이루어지는 것으로 할 수 있다.The photomask of the present invention manufactured according to the above method has at least a
또, 본 발명의 포토마스크는 근접 노광 장치를 이용해 노광함으로써, 전사용 패턴을 피전사체(액정 패널 기판, CF 기판 등)상에 전사할 수 있다. 그 경우, 노광 광의 파장은 365 nm, 405 nm, 및 436 nm를 포함하는 광원을 적합하게 사용할 수 있다. 또, 근접 노광에 적용하는 프록시머티 갭은 바람직하게는 40~300μm 정도이며, 보다 바람직하게는 100~150μm의 범위로 할 수 있다.Further, the photomask of the present invention can be transferred onto a transfer target body (liquid crystal panel substrate, CF substrate, or the like) by exposing the photomask using a proximity exposure apparatus. In this case, a light source including 365 nm, 405 nm, and 436 nm can be suitably used as the wavelength of the exposure light. The proximity gap used for the near exposure is preferably about 40 to 300 mu m, and more preferably 100 to 150 mu m.
본 발명의 포토마스크는 상기와 같이 BM의 형성에 이용할 수 있다. 그 경우, 포토마스크의 전사용 패턴의 치수와, 이 전사용 패턴을 피전사체상에 전사함으로써 형성되는 격자상의 BM의 치수의 관계를 규정하면, 다음과 같이 된다. 즉, 포토마스크의 전사용 패턴에서의 제1 슬릿 패턴(1)의 폭을 W1(μm), 제2 슬릿 패턴(2)의 폭을 W2(μm), 제1 슬릿 패턴(1)에 대응해 형성되는 BM 패턴의 선폭을 L1(μm), 제2 슬릿 패턴(2)에 대응해 형성되는 BM 패턴의 선폭을 L2(μm)로 하면, 바람직하게는 L1≤W1, L2≤W2이며, 보다 바람직하게는 L2<W2이며, 더욱 바람직하게는 1.2≤W2/L2≤3이다.The photomask of the present invention can be used for forming a BM as described above. In this case, the relationship between the dimension of the transfer pattern of the photomask and the dimension of the BM on the lattice formed by transferring the transfer pattern onto the transfer object is defined as follows. That is, the width W1 (μm) of the
이러한 본 발명의 포토마스크를 사용함으로써, 예를 들어 L2가 2~10μm, 나아가서는 2~8μm인 BM을 형성할 수 있다. 또, 본 발명의 포토마스크를 이용함으로써, 고정밀한 BM을 안정하게 형성할 수 있다. 이것은 피전사체상에 형성되는 광학상에서, 광강도 분포에 불필요한 움직임이나 요철이 형성되기 어려운 점, 및 프록시머티 갭의 변동에 대해서, BM의 폭이 변동하기 어려운 점 등, 뛰어난 작용 효과가 얻어지기 때문이다.By using such a photomask of the present invention, for example, a BM having a lattice constant L2 of 2 to 10 mu m, and more specifically 2 to 8 mu m can be formed. Further, by using the photomask of the present invention, a high-precision BM can be stably formed. This is because it is possible to obtain an excellent effect such as the fact that unnecessary movement or irregularity is not formed in the light intensity distribution on the optical surface formed on the body to be conveyed and that the width of the BM is unlikely to fluctuate with the variation of the proximity gap to be.
본 발명의 포토마스크는 작용 효과를 방해하지 않는 범위에서, 추가의 광학 막이나 기능막을 가지고 있어도 된다. 예를 들면, 반사 저감막, 에칭 저지막, 도전성막을 필요에 따라 부가해도 된다.The photomask of the present invention may have a further optical film or a functional film so long as it does not hinder the action and effect. For example, a reflection reducing film, an etching stopper film, and a conductive film may be added as needed.
<< 실시예Example >>
본 발명의 실시예로서, BM 형성용의 근접 노광용 포토마스크를 대상으로 광학 시뮬레이션을 실시했다.As an embodiment of the present invention, optical simulation was performed on a photomask for close-up exposure for BM formation.
도 15는 레퍼런스가 되는 참고 형태의 포토마스크의 전사용 패턴을 나타내는 평면도이다. 도시한 전사용 패턴은 상기 도 1에도 나타낸 바와 같이, 투광부로 이루어지는 제1 슬릿 패턴(1)과, 반투광부로 이루어지는 제2 슬릿 패턴(2)과, 차광부로 이루어지는 차광 패턴(3)을 구비한다. 제1 슬릿 패턴(1)은 일정 폭(W1)(μm)의 부분을 가지고, 제2 슬릿 패턴(2)은 상기 W1보다 작은 일정 폭(W2)(μm)의 부분을 갖는다. 제1 슬릿 패턴(1)의 Y 방향의 피치(P1), 제2 슬릿 패턴(2)의 X 방향의 피치(P2), 제1 슬릿 패턴(1)의 폭(W1), 제2 슬릿 패턴(2)의 폭(W2)은 이하와 같이 했다.15 is a plan view showing a transfer pattern of a reference type photomask to be a reference. 1, the transfer pattern shown in Fig. 1 includes a
P1=19μmP1 = 19 m
P2=57μmP2 = 57 mu m
W1=15μmW1 = 15 mu m
W2=9μmW2 = 9 m
상기 전사용 패턴에 의해서, 피전사체(네거티브형 감광 재료)에, 이하의 치수의 서브 픽셀 BM 패턴을 형성하는 것을 상정했다.It is assumed that the sub pixel BM pattern of the following dimension is formed on the transferred body (negative photosensitive material) by the transfer pattern.
L1=15μm(목표)L1 = 15 占 퐉 (target)
L2=5μm(목표)L2 = 5 占 퐉 (target)
도 16은 상기 도 15에 나타내는 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 노광하고, 피전사체상에 얻어지는 광학상(전사상)의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 도시한 광강도 분포를 얻을 때에 적용한 광학 시뮬레이션의 조건은 이하와 같다. 또한 도면 중의 Gap은 프록시머티 갭의 값을 나타내고 있다. 또, 광강도(%)는 상대값으로 나타내고 있다.16 is a diagram showing a light intensity distribution of an optical image (transfer image) obtained on a transfer body by exposing a photomask having the transfer pattern shown in FIG. The conditions of the optical simulation applied when obtaining the illustrated light intensity distribution are as follows. Also, Gap in the figure indicates the value of the proximity gap. The light intensity (%) is represented by a relative value.
노광 파장(λ): 365 nm(단선) Exposure wavelength (?): 365 nm (disconnection)
콜리메이션 각: 2.0deg.Collimation angle: 2.0 deg.
프록시머티 갭: {100, 110, 120, 130, 140}μm Proximity gap: {100, 110, 120, 130, 140} μm
반투광막의 투과율: 53% Transmittance of the translucent film: 53%
반투광막의 위상 시프트량: 0deg.The amount of phase shift of the semitransparent film: 0 deg.
다음에, 도 17에 나타내는 바와 같이, 전사용 패턴에 보조 패턴을 도입해 상기와 같이 광학 시뮬레이션을 실시했다. 도 17의 전사용 패턴은 상기 도 15의 전사용 패턴에 대해, 보조 패턴으로서 2개의 광폭부(6, 6b), 확장부(7)(Y 볼록 확장형), 및 고립 패턴(8)을 도입한 것으로, 그 이외에는 공통이다. 여기서 적용한 보조 패턴의 치수는 이하와 같다.Next, as shown in Fig. 17, an auxiliary pattern was introduced into the transfer pattern, and optical simulation was performed as described above. The transfer pattern shown in Fig. 17 is a transfer pattern obtained by introducing two
D1=4.8μmD1 = 4.8 m
α1=1.0μm
β1=4.0μmβ1 = 4.0 μm
D2=13.5μmD2 = 13.5 mu m
α2=0.5μmα2 = 0.5 μm
β2=4.0μmβ2 = 4.0 μm
γ1=4.0μm(볼록부의 양사이드의 확장량 2.5μm, 광폭부의 폭 3.0μm)? 1 = 4.0 占 퐉 (an amount of extension 2.5 占 퐉 on both sides of the convex portion, and a width of 3.0 占 퐉 in the wide portion)
D3=9.5μmD3 = 9.5 mu m
δ1=6μm
δ2=4μm隆 2 = 4 袖 m
도 18은 상기 도 17의 전사용 패턴에 의해서, 피전사체상에 얻어지는 광학상의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 이 도 18로부터 이하가 밝혀졌다.Fig. 18 is a diagram showing the optical intensity distribution of the optical image obtained on the transferred body according to the transfer pattern of Fig. 17; Fig. From Fig. 18, the following has been revealed.
(I) 도 18에서는 상기 도 16에 비해, 제2 슬릿 패턴(2)의 전사상의 광량(광강도)이 증가하고 있다. 이것은 제2 슬릿 패턴(2)에 대응해 형성되는 BM 패턴의 단선의 리스크가 저감하는 것을 의미한다.(I) In FIG. 18, the amount of light (light intensity) of the transferred image of the
(II) 도 18에서는 상기 도 16에서 보였던, BM상의 개구 코너의 광량의 감소에 의한 둥근 모양이 억제되어 상기 개구 코너의 곡율이 커지고 있다. 또, 도 18에서는 상기 도 16에 비해, X 방향의 BM 패턴에 따른, 등고선의 굴곡도 억제되어 있다. 이것에 의해서 BM상의 개구 형상이 직사각형에 가까워져, 광강도 30% 이상의 면적이 증가하고 있다. 이것은 BM의 개구 면적이 큰, 밝은 CF가 얻어지는 것을 의미한다.(II) In FIG. 18, the circular shape due to the reduction of the light amount of the opening corner of the BM, which is shown in FIG. 16, is suppressed, and the curvature of the opening corner is increased. In Fig. 18, the bending of the contour lines according to the BM pattern in the X direction is suppressed as compared with Fig. As a result, the opening shape of the BM image approaches a rectangular shape, and an area of 30% or more in light intensity is increased. This means that a bright CF having a large opening area of BM is obtained.
(III) 도 18에서는 상기 도 16에서 보였던, X 방향의 BM 패턴에서의 전사상의 강한 광량 피크가 억제되어 X 방향 전체에 걸쳐서 균일한 광량 분포가 얻어지고 있다. 이것은 BM의 입체 구조에 불필요한 요철이 생기기 어려워지는 것을 의미한다.(III) In FIG. 18, a strong light amount peak of the transfer image in the X-direction BM pattern shown in FIG. 16 is suppressed, and uniform light amount distribution is obtained over the entire X-direction. This means that uneven irregularities are unlikely to occur in the three-dimensional structure of the BM.
이상의 광학 시뮬레이션의 결과에 의해, 본 발명의 포토마스크가 뛰어난 작용 효과를 나타내는 것이 확인되었다.From the results of the above-described optical simulation, it was confirmed that the photomask of the present invention exhibits excellent effects.
1…제1 슬릿 패턴
2…제2 슬릿 패턴
3…차광 패턴
5…볼록부
6…광폭부
7…확장부
8…고립 패턴
21…반투광부
22…투광부
23…차광부
30…투명 기판
31…반투광막
32…차광막
E1…제1 패턴 형성 영역
E2…제2 패턴 형성 영역
E3…교차 영역One… The first slit pattern
2… The second slit pattern
3 ... Shielding pattern
5 ... Convex portion
6 ... Wide portion
7 ... Expansion portion
8… Isolated pattern
21 ... Translucent part
22 ... Transparent portion
23 ... Light shield
30 ... Transparent substrate
31 ... Semi-transparent film
32 ... Shielding film
E1 ... The first pattern formation region
E2 ... The second pattern formation region
E3 ... Cross area
Claims (9)
상기 전사용 패턴은,
제1 방향으로 신장하는 패턴 형성 영역을 제1 패턴 형성 영역으로 하고, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 신장하는 패턴 형성 영역을 제2 패턴 형성 영역으로 하며, 상기 제1 패턴 형성 영역과 상기 제2 패턴 형성 영역이 교차하는 영역을 교차 영역으로 할 때에,
상기 제1 패턴 형성 영역에 형성된, 실질적으로 투광부로 이루어지는 슬릿 패턴으로서, 일정 폭(W1)의 부분을 가지는 제1 슬릿 패턴과,
상기 교차 영역을 제외한 상기 제2 패턴 형성 영역에 형성된, 실질적으로 반투광부로 이루어지는 슬릿 패턴으로서, 상기 일정 폭(W1)보다도 작은 일정 폭(W2)의 부분을 가지는 제2 슬릿 패턴과,
독립적으로는 해상(解像)하지 않는 패턴으로서, 상기 피전사체상에 형성되는 상기 블랙 매트릭스상의 형상을 정돈하는 보조 패턴
을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.A photomask for proximity exposure comprising a transparent substrate on which a transfer pattern for forming a black matrix is formed on a transfer body,
Wherein the transfer pattern
A pattern formation region extending in a first direction is defined as a first pattern formation region and a pattern formation region extending in a second direction crossing the first direction is defined as a second pattern formation region, When an area where the second pattern formation area intersects is a crossing area,
A first slit pattern formed in the first pattern formation region, the first slit pattern having a portion having a constant width (W1)
A second slit pattern having a portion having a constant width (W2) smaller than the predetermined width (W1), and a second slit pattern formed on the second pattern formation region except for the intersection region,
An auxiliary pattern for arranging the shape on the black matrix formed on the body,
And a photomask.
상기 보조 패턴은,
상기 제2 슬릿 패턴의 폭 방향의 양측으로 부분적으로 돌출하여 형성된, 반투광부로 이루어지는 한쌍의 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method according to claim 1,
The auxiliary pattern may include:
And a pair of convex portions formed of semi-light-transmitting portions formed partially on both sides in the width direction of the second slit pattern.
상기 한쌍의 볼록부는 상기 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 상기 제2 슬릿 패턴이 상기 피전사체상에 형성하는 전사상의 광강도 분포에서의, 광강도의 국소적인 저하를 억제해, 상기 제2 슬릿 패턴의 투과 광강도를 균일화하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method of claim 2,
Wherein said pair of convex portions suppress localized decrease in light intensity in a light intensity distribution of a transfer image formed on said transfer object by said second slit pattern when near-exposing said transfer pattern, And the intensity of the transmitted light of the pattern is made uniform.
상기 보조 패턴은,
상기 제2 슬릿 패턴의 출구로부터, 적어도 상기 제2 방향으로 확장해 형성된, 반투광부로 이루어지는 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method according to any one of claims 1 to 3,
The auxiliary pattern may include:
And an enlarged portion composed of a semi-light-projecting portion formed to extend from the exit of the second slit pattern at least in the second direction.
상기 확장부는 상기 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 상기 제2 슬릿 패턴이 상기 피전사체상에 형성하는 전사상에서의 각부(角部)의 곡율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method of claim 4,
Wherein the expanding portion increases the curvature of each corner portion of the transfer image formed on the transfer object by the second slit pattern when the transfer pattern is closely exposed.
상기 보조 패턴은,
상기 제1 방향에 인접하는 2개의 상기 교차 영역의 중간에 위치하고 상기 제1 패턴 형성 영역에 형성된, 반투광부 또는 차광부로 이루어지는 고립 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method according to claim 1,
The auxiliary pattern may include:
And an isolation pattern made of a translucent portion or a light shielding portion which is located in the middle of the two intersecting regions adjacent to the first direction and formed in the first pattern formation region.
상기 고립 패턴은 상기 전사용 패턴을 근접 노광할 때에, 상기 제1 슬릿 패턴이 상기 피전사체상에 형성하는 전사상의 광강도 분포에서의, 광강도의 국소적인 피크를 억제해, 상기 제1 슬릿 패턴의 투과 광강도를 균일화하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method of claim 6,
Wherein the first slit pattern suppresses a local peak of light intensity in a light intensity distribution of a transfer image formed on the transfer object when the transfer pattern is closely exposed to the transfer pattern, And the intensity of the transmitted light of the photodetector is made uniform.
상기 고립 패턴의 형상이 직사각형인 것을 특징으로 하는 포토마스크.The method according to claim 6 or 7,
Wherein the shape of the isolated pattern is a rectangle.
근접 노광 장치를 이용하여, 상기 전사용 패턴을 상기 피전사체상에 전사하는 공정
을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.A method of manufacturing a photomask, comprising the steps of: preparing a photomask according to any one of claims 1 to 8;
A step of transferring the transfer pattern onto the transfer target body using a proximity exposure apparatus
And a step of forming the first electrode.
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