光掩模及其制造方法、图案转印方法及液晶显示装置制作方法

专利名称：光掩模及其制造方法、图案转印方法及液晶显示装置制作方法
技术领域：
本发明涉及在光刻工艺中使用的光掩模、光掩模制造方法、图案转印方法及液晶 显示装置制作方法。
背景技术：
当前，作为在液晶显示装置中采用的方式，具有VA(Vertical Alignment 垂直配 向)方式、IPS(In Plane Switching 面内切换)方式。通过应用这些方式，可以提供液晶 响应快、视场角足够大的优异的动态图像。此外，可以对于应用这些方式的液晶显示装置的 像素电极部，使用透明导电膜的线与间隙图案(line and space pattern)，来实现响应速 度、视场角的改善。
近年来，为了进一步提高液晶响应速度和视场角，朝着使线与间隙图案的线宽 (CD (Critical Dimension 临界尺寸))细微化的方向发展(日本特开2007-206346号公报 (专利文献1))。
一般而言，在液晶显示装置的像素部等的图案形成中，使用光刻工艺。光刻工艺如 下使用光掩模对形成在待蚀刻的被加工体上的抗蚀剂膜转印预定图案，对该抗蚀剂膜进 行显影而形成抗蚀剂图案后，以该抗蚀剂图案作为掩模进行被加工体的蚀刻。例如，作为 将像素电极形成为梳状(在透明导电膜上形成线与间隙图案)的光掩模，使用了所谓的二 值掩模。二值掩模是通过对形成在透明基板上的遮光膜进行构图，从而由遮蔽光的遮光部 (黑)和透射光的透光部(白)构成的2色调光掩模。在使用二值掩模形成线与间隙图案 的情况下，可以利用遮光部形成在透明基板上形成的线图案，利用透光部形成间隙图案。
但是，当线与间隙图案的线宽(间距宽度)变小时，经由光掩模的透光部照射到形 成在被加工体上的抗蚀剂膜的透射光的强度下降，对比度下降，因此不能得到充分的分辨 率。其结果，产生被加工体的蚀刻加工变困难的问题。尤其是，当线与间隙图案的间距宽度 小于7μπι时，被加工体的蚀刻加工条件变严格，很难进行构图。此处，所谓间距宽度，可以 设为线和间隙重复时重复单位的尺寸。
作为提高分辨率进行更细微构图的方法，考虑了以往作为用于制造LSI的技术而 开发的扩大曝光机的数值孔径、短波长曝光和应用相移掩模。但是，在应用这些技术时，需 要极大的投资和技术开发，与市场上提供的液晶显示装置的价格不相符。此外，考虑了通过 增加光刻工艺中的曝光量来增加透射光的强度和量，但是为了增加曝光量，需要提高曝光 机的光源输出或者增加曝光时间，从而导致对装置产生制约和生产效率下降。因此，期望几 乎不需要追加投资而进行细微构图的方法。发明内容
本发明正是鉴于上述问题完成的，其目的之一在于提供光掩模、光掩模制造方法、 图案转印方法以及液晶显示装置制作方法，即使在被加工体上形成细微间距宽度的线与间隙图案的情况下，也能进行构图而几乎不需要追加投资。
本发明的光掩模的一个方式是一种光掩模，该光掩模对形成在待蚀刻加工的被加 工体上的抗蚀剂膜转印包含线与间隙图案的预定转印图案，使抗蚀剂膜成为蚀刻加工中作 为掩模的抗蚀剂图案，其中，转印图案是由透光部和半透光部设置的，该透光部和半透光部 是通过对形成在透明基板上的半透光膜进行构图而形成的，形成在透明基板上的线与间隙 图案的线图案是由半透光部设置的，间隙图案是由透光部设置的。根据该结构，即使在线与 间隙图案的间距宽度变小的情况下，也能够抑制经由透光部照射到抗蚀剂膜的透射光的强 度降低的情况。由此，能够对被加工体进行细微构图而几乎不需要追加投资。
在本发明的光掩模的一个方式中，优选在设透光部对于曝光光的透射率为100% 时，半透光部对于曝光光的透射率为以上30%以下。
在本发明的光掩模的一个方式中，在线与间隙图案的间距宽度大于等于2. ομπι 小于7. 0 μ m时，本发明的效果显著。
在本发明的光掩模的一个方式中，在设形成在透明基板上的线与间隙图案的线宽 为LM、间隙宽度为SM，设蚀刻加工后形成在被加工体上的线与间隙图案的线宽为LP、间隙 宽度为SP时，满足LM > LP且SM < SP的关系。
在本发明的光掩模的一个方式中，在形成在被加工体上的线与间隙图案的线宽LP 和间隙宽度SP为等宽的情况下，形成在透明基板上的线与间隙图案的线宽LM和间隙宽度 SM满足LM > SM的关系。
在本发明的光掩模的一个方式中，在设形成在透明基板上的线与间隙图案的线宽 LM与间隙宽度SM之差的1/2为偏置值时，偏置值为0. 2μπι Ι.Ομπι。
本发明的图案转印方法的一个方式包含以下工序在被加工体上形成抗蚀剂膜的 工序；经由光掩模对抗蚀剂膜照射曝光光后，对抗蚀剂膜进行显影而形成抗蚀剂图案的工 序；以及将抗蚀剂图案作为掩模对被加工体进行蚀刻，由此将被加工体的至少一部分形成 为线与间隙图案的工序，使用上述任一种光掩模作为光掩模。
在本发明的图案转印方法的一个方式中，在设光掩模的线与间隙图案的线宽为 LM、间隙宽度为SM时，蚀刻加工后形成在被加工体上的线与间隙图案的线宽LP比LM小，间 隙宽度SP比SM大。
在本发明的图案转印方法的一个方式中，在形成在被加工体上的线与间隙图案的 线宽LP和间隙宽度SP形成为等宽的情况下，优选光掩模的线与间隙图案的线宽LM比间隙 宽度SM大。
在本发明的图案转印方法的一个方式中，作为蚀刻，优选进行湿蚀刻。此外，在进 行湿蚀刻的情况下，作为抗蚀剂膜，优选使用在湿蚀刻中与被加工体之间的蚀刻选择比为 10倍以上的材料。
本发明的液晶显示装置的制作方法的一个方式为，使用上述任意一种图案转印方 法对透明导电膜进行蚀刻加工，由此形成梳状的像素电极。
本发明的光掩模制造方法的一个方式为，对形成在待蚀刻加工的被加工体上的抗 蚀剂膜转印包含线与间隙图案的预定转印图案，使抗蚀剂膜成为蚀刻加工中作为掩模的抗 蚀剂图案，其中，该光掩模制造方法包含以下工序在透明基板上形成半透光膜的工序；以 及通过对半透光膜进行构图，来形成由透光部和半透光部构成的转印图案的工序，在设透光部的透射率为100%时，半透光膜的透射率设为以上30%以下，形成在透明基板上的 线与间隙图案的线图案由半透光部形成，间隙图案由透光部形成。
在本发明的光掩模制造方法的一个方式中，优选线与间隙图案的间距宽度形成为 2. Ομ 以上 7. Ομ 以下。
在本发明的光掩模制造方法的一个方式中，优选规定曝光条件、抗蚀剂膜的特性、 被加工体的特性以及被加工体的加工条件的相关关系，根据被加工体的加工条件，通过仿 真来确定形成在透明基板上的线与间隙图案的线宽、间隙宽度以及半透光部的半透光膜的 透射率。
根据本发明的一个方式，对于形成在光掩模上的线与间隙图案，利用半透光部设 置线图案，利用透光部设置间隙图案，由此即使在线与间隙图案的间距宽度变小的情况下， 也能够抑制经由透光部照射到抗蚀剂膜的透射光的强度降低的情况。由此，能够提供这样 的光掩模、光掩模制造方法、图案转印方法以及液晶显示装置制作方法能够对被加工体进 行细微构图而基本不需要追加投资。


图1是对光掩模和使用该光掩模的光刻工艺进行说明的图。
图2是示出在利用遮光部设置了线图案时的光掩模的实效透射率的图。
图3是示出在利用半透光部设置了线图案时的光掩模的实效透射率的图。
图4是示出在利用半透光部设置了线图案时的光掩模的实效透射率的图。
图5是示出使用利用遮光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显影 后的截面形状的图。
图6是示出使用利用遮光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显影 后的截面形状的图。
图7是示出使用利用半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显 影后的截面形状的图。
图8是示出使用利用半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显 影后的截面形状的图。
图9是示出使用利用半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显 影后的截面形状的图。
图10是示出使用利用半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显 影后的截面形状的图。
图11是示出使用利用半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显 影后的截面形状的图。
图12是示出使用利用半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜显 影后的截面形状的图。
具体实施方式
以下，使用图1来说明光掩模和使用该光掩模的图案转印方法的一例。此外，在图 1中，示出了对形成在基板107上的被加工体103进行蚀刻加工的情况。即，示出了以下情况针对形成在被加工体103上的抗蚀剂膜104，转印形成在光掩模100上的包含线与间隙 图案的预定转印图案，将显影后的抗蚀剂图案105作为蚀刻加工中的掩模。
<光掩模>
光掩模100具有包含线与间隙图案的预定转印图案，光掩模100将包含该线与间 隙图案的预定转印图案转印到形成在被加工体103上的抗蚀剂膜104。可以利用通过对形 成在透明基板110上的半透光膜进行构图而形成的半透光部101和透光部102，形成光掩模 100的转印图案。此外，利用半透光部101来设置光掩模100的线与间隙图案的线图案，利 用透光部102设置间隙图案。
如以往那样，在利用遮光部和透光部形成光掩模的线与间隙图案的情况下，随着 线与间隙图案的间距宽度变小(接近曝光机的分辨极限)，经由透光部照射到抗蚀剂膜的 透射光的强度降低，与遮光部和透光部对应的透射光的对比度降低，因此在显影后残留经 由透光部曝光的部分的抗蚀剂膜。其结果，产生不能对被加工体进行构图的问题。为了解 决该问题，认为需要通过减小曝光机的分辨极限(提高分辨率)、增加应用曝光量、缩短曝 光光的波长或应用相移掩模，来增加透射光的强度。
另一方面，如图1所示，通过利用半透光部101而不是遮光部形成光掩模100的线 图案，即使在光掩模100的线与间隙图案的间距宽度变小的情况下，也可以抑制经由透光 部102(间隙图案)照射到抗蚀剂膜104的透射光的强度降低的情况，可以在显影后去除经 由透光部102曝光的抗蚀剂膜104。这是因为，通过利用半透光部101形成线图案，可以得 到与增加光刻工艺中的曝光量相同的效果。由此，能够利用在以往光刻工序中可应用的曝 光量(不改变曝光量、或利用更少的曝光量)来形成期望的细微图案。
S卩，在线与间隙图案等的透光部102的宽度变小的情况下，透过该形成为狭缝状 的透光部的曝光光由于衍射等而衰减，但是本发明可以通过使透过半透光部(该半透光部 由形成在与该透光部相邻的区域上的半透光膜构成)的曝光光衍射等，用来自半透光部的 衍射光对在透过该透光部时衰减的曝光光进行补充。
此外，优选光掩模100的线与间隙图案的间距宽度大于等于2. 0 μ m小于7. 0 μ m。 在以往的方法中，间距宽度小于7. 0 μ m的细微图案在作为液晶显示装置时所形成的电场 变密，液晶的响应速度、亮度方面优异，但如上所述不能避免在光刻工艺中产生的问题。另 一方面，根据本发明的方法，对于接近曝光机的分辨极限的上述细微图案，可以解决上述问 题，得到特别显著的效果。此外，如果间距宽度大于等于2 μ m，则可以通过选择半透光膜的 膜透射率，作为与透光部对应的部分的曝光量而得到充分的光强度，因此能够充分得到本 发明的提高分辨率的效果。
在半透光部101中产生的相位差没有特别限定。这是因为，本发明不取决于曝光 光的相位反转或偏移，作为用于制造液晶显示装置的线与间隙图案，可以得到优异的提高 分辨率的效果。此外，在半透光膜的选择中，当半透光膜与透光部之间的相位差的绝对值大 于等于30度小于等于180度时，容易利用适当的膜厚得到适当的实效透射率。更优选的是， 相位差的绝对值大于等于30度小于等于90度。
在使用图1所示的光掩模100的情况下，不仅经由透光部102 (间隙图案)，还经由 半透光部101(线图案)对抗蚀剂膜104进行曝光，因此显影后的抗蚀剂图案105的膜厚、 比抗蚀剂膜104的初始膜厚值、小。当抗蚀剂图案105的膜厚、变得过小时，在蚀刻加工时出现障碍(抗蚀剂图案105消失而不能发挥掩模的作用)，因此优选考虑透光部102的 透射光的强度以及抗蚀剂图案105的膜厚来设定半透光部101的半透光膜对于曝光光的透 射率。例如，在将光掩模100的透光部102对于曝光光的透射率设为100%时，优选半透光 部101的半透光膜对于曝光光的透射率设为以上30%以下，更优选的是以上20% 以下，进一步优选的是3%以上20%以下。如果是该范围，则即使在光掩模100的线与间隙 图案的间距宽度变小的情况下，也能够抑制透光部102的透射光的强度下降，并且能够使 抗蚀剂图案105的膜厚、残留蚀刻加工所需的量。此外，光掩模100的透光部102的透射 率为100%是指，在光掩模100中将充分宽的透光部(20 μ m见方以上的透光部)中的透射 率设为100%的情况。
<图案转印方法>
接着，对使用上述光掩模100的图案转印方法进行说明。
首先，在被加工体103上形成了正性的抗蚀剂膜104后，经由上述光掩模100对 该抗蚀剂膜104照射曝光光(参照图1(A))。此时，经由透光部102和半透光部101，向抗 蚀剂膜104照射曝光光。接着，在对抗蚀剂膜104进行显影而形成抗蚀剂图案105后(图 1 (B))，将该抗蚀剂图案105作为掩模对被加工体103进行蚀刻，由此可以将被加工体103 的至少一部分形成为线与间隙图案(参照图1(c)、(D))。
在图1所说明的图案转印方法中，由于使用半透光部101而不是遮光部来形成光 掩模100的线图案，因此显影后的抗蚀剂图案105的膜厚、比抗蚀剂膜104的初始膜厚值 t0/Jn0因此，被加工体103的蚀刻加工优选使用湿蚀刻进行。这是因为，在使用干蚀刻的情 况下，抗蚀剂图案105也被蚀刻，因此在抗蚀剂图案105的膜厚较小的情况下，在蚀刻加工 时作为掩模的抗蚀剂图案105可能消失。
另一方面，在使用湿蚀刻的情况下，通过提高被加工体103与抗蚀剂膜104所使用 的抗蚀剂材料之间的蚀刻选择比，由此即使在抗蚀剂图案105的膜厚较小的情况下，也能 抑制在蚀刻加工时抗蚀剂图案105消失的情况。为了有效地抑制在蚀刻加工时抗蚀剂图案 105消失的情况，使用对于被加工体103的湿蚀刻的蚀刻剂的蚀刻选择比在10倍(1 10) 以上、优选为50倍(1 50)以上的抗蚀剂材料，形成抗蚀剂膜104即可。
此外，在抗蚀剂图案105的膜厚、较小的情况下，也是被加工体103的蚀刻加工 时间越短，越能抑制在蚀刻加工时抗蚀剂图案105消失的情况下。例如，在被加工体103的 膜厚较小的情况下，可以缩短蚀刻加工时间。考虑蚀刻条件等来确定被加工体103的膜厚， 作为一例，可以通过将被加工体103形成为40nm以上150nm以下的程度，来缩短蚀刻加工 时间。由此，本实施方式中示出的图案转印方法对于膜厚较小的被加工体的构图尤其有效。 此外，在被加工体103的膜厚较小的情况下，可以将光掩模100的半透光部101的半透光膜 的透射率设定得较高。由此，可以降低光刻工序中的曝光光的曝光量。
此外，在应用湿蚀刻作为被加工体103的蚀刻加工的情况下，与干蚀刻相比，被加 工体103被各向同性地蚀刻。即，在蚀刻时，与抗蚀剂图案105重叠的被转印部108的侧面 也被蚀刻(侧蚀)(参照图1 (C))。因此，在将光掩模100的线与间隙图案的线宽(半透光 部101的宽度)设为LM、间隙宽度(透光部102的宽度)设为SM时，蚀刻加工后形成在被 加工体103上的线与间隙图案的线宽LP比LM小，间隙宽度SP比SM大。
由此，在将形成在被加工体103上的线与间隙图案的线宽LP和间隙宽度SP设为等宽(LP^SP)的情况下，优选预先将光掩模100的线宽LM设置得比间隙宽度SM大(LM >SM)。例如，可以在光掩模100的线图案(半透光部101)的两侧，设置考虑了裕量(该裕 量与蚀刻加工时被转印部108被侧蚀的量相应)的偏置部106a、106b。可以利用与形成线 图案的半透光膜相同的材料设置偏置部106a、106b。此外，偏置部106a、106b的宽度(偏置 值)根据被加工体103的蚀刻条件进行设定即可，例如，在将光掩模100的线宽LM与间隙 宽度SM之差的1/2设为偏置值时，可以将偏置值设为0. 2μπι Ι.Ομπι。
此外，上述图案转印方法可以应用于液晶显示装置等各种电子设备的制造方法。 例如，在液晶显示装置中像素电极的形状形成为带状(梳状)的情况下，可以使用具有线与 间隙图案的光掩模100对IToandium Tin Oxide 氧化铟锡)等的透明导电膜转印图案。 该情况下，ITO等透明导电膜相当于上述被加工体103。由此，本发明的光掩模适于转引这 样的ITO导电膜图案，其线与间隙图案的间距宽度在大于等于2. 0 μ m小于7. 0 μ m的范围 内。
此外，对于如上所述利用本发明的方法形成的被加工体上的抗蚀剂图案，如图7、 图8的抗蚀剂截面形状的仿真结果所示，具有以下倾向随着增加半透光部的透射率，抗蚀 剂截面中的肩部分成为更平缓的形状。作为防止该倾向的方法，可以在对抗蚀剂进行显影 前预先使抗蚀剂的表面难以溶解。作为具体的方法，例如在涂敷了抗蚀剂后进行减压干燥， 在抗蚀剂表面设置难以溶解的表面变质层。
<光掩模的制造方法>
可以通过对形成在透明基板110上的半透光膜进行构图，来形成光掩模100的包 含线与间隙图案的预定转印图案。此时，对于光掩模100的作为线与间隙图案的线图案部 分，残留形成在透明基板110上的半透光膜而成为半透光部101，对于间隙图案的部分，去 除半透光膜而成为透光部102即可。
在将光掩模100的透光部102的透射率设为100%时，作为线图案的半透光部101 可以使用以下的半透光膜形成透射率优选为1 %以上30%以下、更优选为1 %以上20%以 下、进一步优选为3%以上20%以下，还进一步优选为3%以上15%以下。光掩模100的透 光部102的透射率为100%是指，在光掩模100中将充分宽的透光部(20 μ m见方以上的透 光部)中的透射率设为100%的情况。
此外，可以根据形成在被加工体103上的线与间隙图案的线宽LP和间隙宽度SP， 来确定光掩模100的线与间隙图案的半透光部101的宽度(线宽LM)和透光部102的宽度 (间隙宽度SM)。例如，在将形成在被加工体103上的线与间隙图案的线宽LP和间隙宽度 SP设为等宽的情况下，优选将光掩模100的线宽LM设置得比间隙宽度SM大(LM>SM)。这 是因为，在如上所述将抗蚀剂图案105作为掩模来进行蚀刻加工时，被转印部108被侧蚀， 实际上形成在被加工体103上的线与间隙图案的线宽LP比光掩模100的线宽LM小。
对于光掩模100的线宽LM比间隙宽度SM大的比例，考虑与蚀刻加工时被转印部 108被侧蚀的量相应的裕量，按照该宽度在光掩模100的线图案(半透光部101)的两侧追 加偏置部即可。如上所述，在将光掩模100的线宽LM与间隙宽度SM之差的1/2设为偏置值 时，可以将偏置值设为0. 2 μ m 1. 0 μ m。例如，在设偏置值为0. 5 μ m，在被加工体103上 形成间距宽度为5 μ m(线宽LM和间隙宽度SM分别为2. 5 μ m)的线与间隙图案的情况下， 可以将光掩模100的线宽LM设为3. 0 μ m，将间隙宽度SM设为2. 0 μ m。9
此外，在光掩模100的制造中，可以预先掌握曝光条件、抗蚀剂膜的特性、被加工 体的特性、被加工体的加工条件等相关关系进行数据库化，根据被加工体103的加工条件 使用仿真来进行光掩模100的设计。作为曝光条件，考虑曝光光的波长、成像系统的NA(数 值孔径)、o (相干性)等即可。作为抗蚀剂膜的特性，考虑抗蚀剂的显影条件、对蚀刻剂的 耐性等即可。作为被加工体103的特性，考虑被加工体的蚀刻条件(蚀刻剂的种类、温度) 等即可。作为被加工体103的加工条件，考虑形成在被加工体上的线与间隙图案的形状(线 宽LP和间隙宽度SP)即可。
预先对这些相关关系进行数据库化，根据要制作的被加工体103的加工条件进行 仿真，由此求取设计条件(半透光部101所使用的半透光膜的透射率、半透光部101的宽度 (线宽LM)、透光部102的宽度(间隙宽度SM))来制造光掩模100，从而能够大幅缩短光掩 模100的制作时间。
此外，本发明不限于上述实施方式，可以适当进行变更来实施。例如，上述实施方 式中的材质、图案构成、部件个数、尺寸、处理步骤等为一例，可以在发挥本发明的效果的范 围内进行各种变更而实施。此外，可以在不脱离本发明目的的范围内适当进行变更来实施。
实施例
以下，说明通过仿真对以下情况进行验证的结果使用利用半透光部设置线与间 隙图案的线图案、利用透光部设置间隙图案的光掩模，对抗蚀剂膜进行曝光。此外，本发明 不限于以下的实施例。
首先，说明在实施例中使用的条件。
曝光条件NA = 0.08、σ = 0. 8、曝光波长(光谱的强度比g线/h线/i线= 1. 0/1. 0/1. 0)
抗蚀剂膜正性酚醛树脂类型(Positive-Novolak Type)
抗蚀剂膜的初始膜厚1. 5 μ m
此外，使用新思(Synopsys)公司制作的软件Gentaurus Lithography )作为仿 真软件来进行。
接着，说明在实施例中使用的光掩模。
<实施例1>
偏置部+0·5μπι
线与间隙图案的间距宽度6. Oym(线宽3. 5 μ m，间隙宽度:2· 5 μ m)、5· 0 μ m(线 宽:3. 0 μ m，间隙宽度:2·0μπι)、4·4μπι(线宽:2. 7 μ m，间隙宽度1. 7ym)
线图案的透射率3% 20%
<实施例2>
偏置部+0·8μπι
线与间隙图案的间距宽度7. Oym(线宽4. 3 μ m，间隙宽度:2· 7 μ m)、6· 0 μ m(线 宽3. 8 μ m，间隙宽度2. 2μ )、5. Ομ (线宽3. 3 μ m，间隙宽度1. 7 μ m)
线图案的透射率3% 20%
<比较例1>
偏置部+0·5μπι
线与间隙图案的间距宽度8. Oym(线宽4. 5 μ m，间隙宽度:3· 5 μ m)、7· 0 μ m(线宽4. 0 μ m，间隙宽度3. 0μ )、6. Ομ (线宽3. 5 μ m，间隙宽度:2. 5 μ m)、5· O μ m(线宽 3. O μ m，间隙宽度2. 0μπι)、4. 4μπι(线宽2. 7 μ m，间隙宽度1. 7 μ m)
线图案的透射率0%
<比较例2>
偏置部+0·8μπι
线与间隙图案的间距宽度8. Oym(线宽4. 8 μ m，间隙宽度:3· 2 μ m)、7· O μ m(线 宽4. 3 μ m，间隙宽度2. 7μ )、6. Ομ (线宽3. 8 μ m，间隙宽度:2. 2 μ m)、5· O μ m(线宽 3. 3 μ m，间隙宽度:1·7μπι)、4·4μπι(线宽3. O μ m，间隙宽度:1. 4 μ m)
线图案的透射率0%
首先，针对形成有线与间隙图案的光掩模，说明在照射曝光光时掩模位置与透射 光的实效透射率之间的关系。在本发明中，所谓实效透射率，是除了膜固有的透射率以外， 还包含图案中的形状(尺寸或线宽(⑶(Critical Dimension:临界尺寸))或曝光机的光 学条件(光学波长、数值孔径、ο值等)的因素的透射率，是反映了实际曝光环境的透射率 (透过光掩模并确定所照射的光量的实效透射率)。例如，在本说明书中，称作“半透光部的 透射率”时的透射率是指上述的实效透射率，称作“半透光部的半透光膜的透射率”时的透 射率是指半透光膜固有的透射率。
图2示出了在使用利用透射率0的遮光膜形成线图案的光掩模(二值掩模)时的 透射光的实效透射率。在图2中，图2(A)示出设置在遮光膜上的偏置部为0.5μπι的情况 (比较例1)，图2 (B)示出设置在遮光膜上的偏置部为0. 8 μ m的情况(比较例2)，图2 (C) 示出在仿真中使用的线与间隙图案的示意图。偏置部使用与形成线图案的膜相同的材料形 成。此外，在图2(A)、(B)中，横轴示出形成在掩模上的线与间隙图案的位置，纵轴示出透射 光的实效透射率。
根据图2可以确认以下情况随着线与间隙图案的间距宽度变小，光掩模的透光 部中的透射光的实效透射率显著减小。
图3、图4示出在使用利用半透光膜形成线图案的光掩模时的透射光的实效透射 率。图3示出了设置在半透光膜上的偏置部为0. 5 μ m的情况(实施例1)，图4示出了设置 在半透光膜上的偏置部为0.8μπι的情况(实施例2)。此外，在图3中，图3(A) (C)分别 示出了线与间隙图案的间距宽度为6. 0 μ m的情况(图3 (A))、间距宽度为5. 0 μ m的情况 (图3(B))、间距宽度为4.4μπι的情况(图3(C))，在图4中，图4(A) (C)分别示出了线 与间隙图案的间距宽度为7. 0 μ m的情况(图4 (A))、间距宽度为6. 0 μ m的情况(图4 (B))、 间距宽度为5. 0 μ m的情况(图4 (C))。
根据图3、图4可知随着半透光部的半透光膜的透射率增加，透光部的实效透射 率增加。
接着，说明使用具有线与间隙图案的光掩模对抗蚀剂膜进行曝光而显影后的抗蚀 剂图案的截面形状。
图5、图6示出了使用利用透射率0的遮光膜形成线图案的光掩模(二值掩模)时 的显影后的抗蚀剂图案的截面。此外，图5示出了设置在遮光膜上的偏置部为0. 5 μ m的情 况(比较例1)，图6示出了设置在遮光膜上的偏置部为0. 8 μ m的情况(比较例2)。此外， 图5㈧ (E)、图6㈧ ⑶分别示出了线与间隙图案的间距宽度为8. Ομπι的情况(图5 (A)、图6 (A))，间距宽度为7. 0 μ m的情况(图5 (B)、图6 (B))，间距宽度为6. 0 μ m的情况 (图5(C)、图6(C))，间距宽度为5. Oym的情况(图5 (D)、图6 (D))，间距宽度为4. 4 μ m的 情况(图5(E))。
此外，在图5、图6中，示出了将曝光光的强度(即曝光量。以下相同。)设为恒定 (IOOmJ) (mj为mj/cm2。以下相同。)时的显影后的抗蚀剂图案的截面形状。
在图5中，可以确认在线与间隙图案的间距宽度比较大(8.0μπι、7.0μπι)的情况 下，能够去除经由透光部照射了 IOOmJ的曝光光的部分的抗蚀剂膜，但是确认了在线与间 隙图案的间距宽度在6. Oym以下时抗蚀剂膜残留。求出完全去除抗蚀剂膜所需的曝光光 的强度，得出在线与间隙图案的间距宽度为6.0μπι时需要照射106. 7mJ的曝光光，在间距 宽度为5. Oym时需要照射125. OmJ的曝光光，在间距宽度为4. 4μπι时需要照射148. 2mJ 的曝光光。
在图6中，可以确认在线与间隙图案的间距宽度为8. Ομπι的情况下，能够去除经 由透光部照射了 IOOmJ的曝光光的部分的抗蚀剂膜，但是确认了在线与间隙图案的间距宽 度在7. Oym以下时，抗蚀剂膜残留。求出完全去除抗蚀剂膜所需的曝光光的强度，得出在 线与间隙图案的间距宽度为7. Ομπι时需要照射104. 6mJ的曝光光，在间距宽度为6. 0 μ m 时需要照射117. 4mJ的曝光光，在间距宽度为5. 0 μ m时需要照射148. 2mJ的曝光光。
图7 图12示出了使用利用半透光膜形成线图案的光掩模时的显影后的抗蚀剂 图案的截面。此外，图7 图9示出了设置在半透光膜上的偏置部为0. 5 μ m的情况(实施 例1)，图10 图12示出了设置在半透光膜上的偏置部为0. 8 μ m的情况(实施例2)。此 外，图7、图11示出了线与间隙图案的间距宽度为6. Ομπι的情况，图8、图12示出了间距宽 度为5. 0 μ m的情况，图9示出了间距宽度为4. 4 μ m的情况，图10示出了间距宽度为7. 0 μ m 的情况。
此外，在图7 图12中，示出了使形成线图案的半透光部的半透光膜的透射率变 化时的显影后的抗蚀剂图案的截面。其中，在图7 图12中，示出了照射去除抗蚀剂膜所 需的曝光光时的截面。此外，在表1、表2中示出了针对各个间距宽度，曝光光的强度(去除 抗蚀剂膜所需的曝光光的强度)相对于半透光部的半透光膜的透射率的关系。表1示出了 偏置部为0. 5 μ m的情况(实施例1)，表2示出了偏置部为0. 8 μ m的情况(实施例2)。
表1
间距宽度6. Ομπι间距宽度5. Ομπι间距宽度4.4μιη0%106.7mJ125.OmJ148. 2mJ3%91. 7mJ102.5mJ5%87. 4mJ96. 9mJ108.7mJ8%82. 9mJ90. 7mJ100. 7mJ10%80. 5mJ87. 4mJ96.2mJ
权利要求
1.一种光掩模，该光掩模对形成在待蚀刻加工的被加工体上的抗蚀剂膜转印包含线与 间隙图案的预定转印图案，使所述抗蚀剂膜成为所述蚀刻加工中作为掩模的抗蚀剂图案， 其中，所述转印图案是由透光部和半透光部设置的，所述透光部和半透光部是通过对形成在 透明基板上的半透光膜进行构图而形成的，形成在所述透明基板上的所述线与间隙图案的线图案是由所述半透光部设置的，所述 间隙图案是由所述透光部设置的。
2.根据权利要求1所述的光掩模，其中，所述半透光部的透射率大于等于1%小于等于 30%。
3.根据权利要求1或2所述的光掩模，其中，所述线与间隙图案的间距宽度大于等于 2. Oym 小于 7· Ομ 。
4.根据权利要求1或2所述的光掩模，其中，在设形成在所述透明基板上的线与间隙图 案的线宽为LM、间隙宽度为SM，设所述蚀刻加工后形成在所述被加工体上的线与间隙图案 的线宽为LP、间隙宽度为SP时，满足LM > LP且SM < SP的关系。
5.根据权利要求4所述的光掩模，其中，在形成在所述被加工体上的线与间隙图案的 线宽LP和间隙宽度SP为等宽的情况下，形成在所述透明基板上的线与间隙图案的线宽LM 和间隙宽度SM满足LM > SM的关系。
6.根据权利要求5所述的光掩模，其中，在设形成在所述透明基板上的线与间隙图案 的线宽LM与间隙宽度SM之差的1/2为偏置值时，所述偏置值为0. 2 μ m 1. 0 μ m。
7.一种图案转印方法，其中，该图案转印方法包含以下工序在被加工体上形成抗蚀剂膜的工序；经由光掩模对所述抗蚀剂膜照射曝光光后，对所述抗蚀剂膜进行显影而形成抗蚀剂图 案的工序；以及将所述抗蚀剂图案作为掩模对所述被加工体进行蚀刻，由此将所述被加工体的至少一 部分形成为线与间隙图案的工序，其中，使用权利要求1或2所述的光掩模作为所述光掩模。
8.根据权利要求7所述的图案转印方法，其中，在设所述光掩模的线与间隙图案的线 宽为LM、间隙宽度为SM时，所述蚀刻加工后形成在所述被加工体上的线与间隙图案的线宽 LP比所述LM小，间隙宽度SP比所述SM大。
9.根据权利要求8所述的图案转印方法，其中，在形成在所述被加工体上的线与间隙 图案的线宽LP和间隙宽度SP形成为等宽的情况下，所述光掩模的所述线与间隙图案的线 宽LM比间隙宽度SM大。
10.根据权利要求9所述的图案转印方法，其中，进行湿蚀刻作为所述蚀刻。
11.根据权利要求10所述的图案转印方法，其中，使用在所述湿蚀刻中与所述被加工 体之间的蚀刻选择比为10倍以上的材料，作为所述抗蚀剂膜。
12.一种液晶显示装置制作方法，其特征在于，该制作方法使用权利要求7所述的图案 转印方法对透明导电膜进行蚀刻加工，由此形成梳状的像素电极。
13.一种光掩模制造方法，该制造方法对形成在待蚀刻加工的被加工体上的抗蚀剂膜 转印包含线与间隙图案的预定转印图案，使所述抗蚀剂膜成为所述蚀刻加工中作为掩模的抗蚀剂图案，其中，该光掩模制造方法包含以下工序 在透明基板上形成半透光膜的工序；以及通过对所述半透光膜进行构图，形成由透光部和半透光部构成的所述转印图案的工序，其中，将所述半透光膜的透射率设为以上30%以下，形成在所述透明基板上的所述线与间隙图案的线图案由所述半透光部形成，间隙图案 由所述透光部形成。
14.根据权利要求13所述的光掩模制造方法，其中，所述线与间隙图案的间距宽度形 成为2. 0 μ m以上7. 0 μ m以下。
15.根据权利要求13或14所述的光掩模制造方法，其中，规定曝光条件、所述抗蚀剂膜 的特性、所述被加工体的特性以及所述被加工体的加工条件的相关关系，根据所述被加工 体的加工条件，通过仿真来确定形成在所述透明基板上的所述线与间隙图案的线宽、间隙 宽度以及所述半透光部的透射率。
全文摘要
本发明涉及光掩模及其制造方法、图案转印方法及液晶显示装置制作方法。一种光掩模，该光掩模对形成在待蚀刻加工的被加工体上的抗蚀剂膜转印包含线与间隙图案的预定转印图案，使抗蚀剂膜成为在所述蚀刻加工中作为掩模的抗蚀剂图案，其中，利用半透光部设置形成在透明基板上的线与间隙图案的线图案，利用透光部设置间隙图案。
文档编号G02F1/1343GK102033420SQ20101029553
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月27日 优先权日2009年9月29日
发明者吉田光一郎 申请人:Hoya株式会社