CN105911812A - 光掩模、光掩模组、光掩模及显示装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供光掩模、光掩模组、光掩模及显示装置的制造方法，即使是更细微化、集成度更高的显示装置，也能够以良好的成品率稳定地进行生产。一种具有转印用图案的光掩模，该转印用图案是对形成在透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而得到的，其特征在于，所述转印用图案包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部，所述透光部与宽度为W(μm)的所述半透光缘部相邻，所述半透光缘部与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

Description

光掩模、光掩模组、光掩模及显示装置的制造方法

技术领域

本发明涉及图案的位置精度优异的光掩模。尤其涉及可以作为显示装置制造用光掩模而有利地使用的光掩模和光掩模组、光掩模的制造方法以及使用了光掩模的显示装置的制造方法。

背景技术

已知使用过如下的图案形成方法：在显示装置的制造时，通过使用3灰度以上的光掩模来减少光刻工序。

例如，在专利文献1中记载有显示装置的制造中使用的显示装置制造用灰度掩模，在该显示装置制造用灰度掩模上，按照不同的顺序层叠透明基板、遮光膜和具有透射率调整功能的半透明膜，并且具有如下区域：遮光区域，其是在上述透明基板上设置有所述遮光膜的区域；半透明区域，其是在上述透明基板上仅设置有所述半透明膜的区域；以及透射区域，其是在上述透明基板上均未设置所述遮光膜和所述半透明膜的区域。

专利文献1：日本特开2013-61670号公报

在显示装置的制造中大多使用具有基于希望得到的设备的设计的转印用图案的光掩模。对于在智能手机或平板终端等设备上搭载的液晶显示装置或有机EL显示装置而言，要求明亮且低耗电、以及快速的工作速度，不仅如此，还要求实现高分辨率，宽视角等较高的画质。因此，对于上述用途中使用的光掩模所具有的图案而言，发转趋势是要求进一步的细微化、高密度化。

另外，显示装置等电子设备是通过层叠形成有图案的多个薄膜(层：Layer)而立体地形成的。因此，这多个层各自的坐标精度的提高以及彼此的坐标的匹配十分关键。即，如果各个层的图案坐标精度并非全部满足规定的等级，则会在完成的设备中产生错误动作等不良情况。因此，各层所要求的坐标偏差的容许范围倾向于越来越严格。

例如，在应用于液晶显示装置的滤色器中，也为了实现更明亮的显示画面而倾向于使黑底(BM)、主光学间隔物(main-photo spacer)和副光学间隔物(sub-photo spacer)这样的光学间隔物(PS)的配置面积更小。并且，通过在黑底上配置光学间隔物，能够制造出在明亮度、耗电的方面上更有利的滤色器。因此，在光掩模所具有的转印用图案中，需要提高CD(Critical Dimension：临界尺寸，以下，在图案的线宽的含义中使用)精度和位置精度。

如上所述，对于显示装置而言，在其制造工序中，使用多个光掩模，进行所需次数的构图和成膜，层叠用于实现所需功能的层。这多个光掩模的对位是在曝光机上参照形成于光掩模的对准标记来进行的。但是，对准标记的读取精度以及掩模配置精度存在极限，不同的光掩模的转印用图案之间的重叠很难完全避免产生±1μm左右的偏差。本申请的发明人在这样的状況下发现了关于光掩模的CD精度、位置精度的新课题。

图2中示意性地示出了在同一被转印体(滤色器基板)上分别具有重叠地转印的转印用图案的2个掩模(掩模A与掩模B)的例子。

掩模A的转印用图案中，由规定直径的透光部和半透光部构成的穿透图案被遮光部包围而排列。例如，透光部可以是用于形成主光学间隔物(以下，也简称为主间隔物。)的图案，半透光部可以是用于形成高度比主间隔物低的副光学间隔物(以下，也简称为副间隔物。)的图案。这两种穿透图案是将遮光膜去除而使半透光膜或者透明基板露出的部分。另外，主间隔物、副间隔物的图案可以根据所使用的感光性树脂的种类而成为被透光部包围的遮光部以及半透光部，不过，以下按照图2所示的掩模A的设计进行说明。

另一方面，在掩模B的转印用图案中形成由规定宽度M的透光部构成的线状图案。该线状图案例如可以是黑底形成用图案。

图1中示出在被转印体上使这2个转印用图案准确地重叠时的配置。另外，在图1和后述的图3中使掩模B所具有的宽度M的线状图案呈黑色而容易观察。但是，该线状图案也可以由形成在遮光部中的透光部或者半透光部构成，还可以由形成在透光部中的遮光部或者半透光部构成，能够根据希望得到的感光性树脂图案与使用掩模时所使用的感光性树脂的特性进行选择。

在本例中，黑底的宽度为M(μm)，副间隔物(直径D2(μm))与主间隔物(直径D1(μm))分别为八边形的相同形状。

当然，D1与D2不是必须相等，也可以是D2＜D1或者D2＞D1。并且形状不是必须为八边形，也可以是圆形或其他的多边形。

并且，这里举例说明副间隔物与主间隔物的重心位于直线上，该直线位于重叠地转印的黑底的线中心线上(参照图2的虚线)。并且，在图1中设为M＝24μm、D1＝D2＝20μm。此时，主间隔物图案或者副间隔物图案的边缘与黑底图案的边缘之间的间隙(N)为每侧2μm。

使用图3对上述的主间隔物图案、副间隔物图案以及黑底图案的位置偏差进行说明。图3的(a)示出了将掩模A与掩模B的转印用图案理想地转印在被转印体上的情况，即：与设计相一致地将主间隔物和副间隔物配置在黑底上。

但是，现实中，在掩模A的制造过程中，在2种间隔物图案(主和副)的形成位置处容易产生彼此的位置偏差。在图3的(b)中示出该情况。即，在掩模A的制造中除了透光部以外还需要形成半透光部和遮光部，需要进行在遮光膜和半透光膜上分别描绘图案的工序。即，在这两次的描绘工序之间，要从描绘装置拆卸光掩模基板而实施遮光膜或者半透光膜的显影、蚀刻等处理。此时，使第一次与第二次的描绘位置在面内整体上完全一致是很难的。

根据本申请的发明人的研究发现，在这两次的描绘相互之间可能产生±0.3～0.5μm左右的位置偏差。例如，在图3的(b)所示的例子中，成为如下状态：主间隔物与副间隔物各自的图案的重心在黑底的宽度方向上偏差了0.5μm。

接着，考虑使用这样形成的光掩模、即具有图3的(b)所示的转印用图案的光掩模A而将其转印用图案转印到被转印体上的情况。此时的被转印体上的定位是通过曝光装置检测形成在光掩模上的对准图案而进行的。对准标记可以在光掩模中形成转印用图案时形成在转印用图案的区域以外的适当位置。因此，在像上述那样具有由两次的描绘形成的转印用图案的情况下，可以使第1次或者第2次的描绘时的描绘数据包含对准标记的数据。

但是，在通过曝光装置检测该对准标记并进行对位的阶段中，在其精度上也存在极限。因此，即使使用相同的曝光装置，在依次重叠地曝光的多个光掩模的彼此之间的转印用图案的对位中，通常也可能产生±2.0μm左右范围的位置偏差。

因此，将由曝光装置产生的多个光掩模(这里为光掩模A与光掩模B)的相互位置偏差量设为2.0μm。并且，若该相互位置偏差2.0μm与光掩模A所具有的上述位置偏差(设为±0.5μm)相结合，则如图3的(c)所示，在被转印体上可能产生因它们的累积导致的位置偏差。在该例中，上述位置偏差相累积的结果是，如图3的(c)所示，具有间隔物图案的光掩模A与具有黑底图案的光掩模B在被转印体(例如滤色器基板)上的相对位置偏差导致主间隔物的一部分从黑底的宽度突出。

以往，由于用于使主间隔物或者副间隔物排列在黑底上的裕量(上述所说的主间隔物图案或者副间隔物图案的边缘与黑底的边缘之间的间隙N(μm))足够大，因此这样的多个层(layer)间的对准偏差不会成为特别的问题。然而，最近伴随着掩模图案的细微化、高集成化，间隙(裕量：margin)N急速变小(在上述例中为2.0μm)，这导致无法吸收掩模制造或曝光装置中的对准偏差(在上述例中为2.5μm)。因此，在主间隔物图案或者副间隔物图案的边缘与黑底的边缘之间的间隙(裕量)N较小的情况下，也要抑制多个层(layer)间的对准偏差，使得不会产生主间隔物或者副间隔物的一部分从黑底的宽度突出这样的问题，这就成为新的技术课题。

因此，本申请的发明人注意到了如下问题：在具有遮光部、透光部以及半透光部的光掩模的制造工序中，若像专利文献1中记载的那样应用第1构图工序和第2构图工序(分别包含描绘工序)，则很难制造出高精度的显示装置。

发明内容

本发明为了解决上述的课题，提供了即使是更细微化、集成度更高的显示装置，也能够以良好的成品率稳定地进行生产的光掩模及其制造方法。具体而言，其目的在于，在显示装置的制造工序中，即使在主间隔物图案或者副间隔物图案的边缘与黑底的边缘之间的间隙(裕量)N较小的情况下，也能够抑制多个层(layer)之间的对准偏差，使得不会产生主间隔物或者副间隔物的一部分从黑底的宽度突出这样的问题。

为了解决上述课题，本发明具有以下结构。本发明提供了特征在于下述的结构1至11的光掩模、特征在于下述的结构12的光掩模组，特征在于下述的结构14～15的光掩模的制造方法、以及特征在于下述的结构16的显示装置的制造方法。

(结构1)

本发明的结构1提供一种光掩模，其具有转印用图案，该转印用图案是对形成在透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而得到的，该光掩模的特征在于，所述转印用图案包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部，所述透光部与宽度为W(μm)的所述半透光缘部相邻，所述半透光缘部与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

(结构2)

本发明的结构2是根据结构1所述的光掩模，其特征在于，所述透光部至少从对称的2个方向与所述半透光缘部相邻。

(结构3)

本发明的结构3是根据结构1或2所述的光掩模，其特征在于，在所述转印用图案中，所述半透光部与所述遮光部相邻，并且所述半透光部被所述遮光部包围。

(结构4)

本发明的结构4是根据结构1至3中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，在所述转印用图案中，所述透光部不与所述半透光部相邻。

(结构5)

本发明的结构5是根据结构1至4中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，在所述转印用图案中，在所述透光部的周围配置有所述半透光缘部，由此使得所述透光部被所述半透光缘部包围。

(结构6)

本发明的结构6是根据结构1至5中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，在设所述半透光部的直径为D2(μm)时，D2≦20。

(结构7)

本发明的结构7是根据结构1至6中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，在设所述透光部的直径为D1(μm)时，D1≦20。

(结构8)

本发明的结构8是根据结构1至7中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，所述遮光部包含有在所述透明基板上依次层叠了所述半透光膜和所述遮光膜而得到的层叠体。

(结构9)

本发明的结构9是根据结构8所述的光掩模，其特征在于，所述层叠体包含有在所述透明基板上依次层叠了所述半透光膜、蚀刻阻挡膜以及所述遮光膜而得到的层叠体。

(结构10)

本发明的结构10是根据结构1至9中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，该光掩模是显示装置制造用光掩模。

(结构11)

本发明的结构11是根据结构10所述的光掩模，该光掩模用于制造滤色器。

(结构12)

本发明的结构12是一种光掩模组，其特征在于，在将结构1至11中的任意一项所述的光掩模设为第1光掩模时，该光掩模组包含所述第1光掩模以及与所述第1光掩模不同的第2光掩模，所述第2光掩模包含与所述第1光掩模重叠地曝光的转印用图案，所述第2光掩模的转印用图案包含宽度为M(μm)(其中5＜M＜25)的线状图案。

(结构13)

本发明的结构13提供一种光掩模的制造方法，该光掩模具有包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部的转印用图案，该转印用图案是对透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而形成的，该光掩模的制造方法的特征在于，具有如下的工序：准备光掩模坯体，该光掩模坯体是在所述透明基板上依次层叠所述半透光膜、所述遮光膜以及抗蚀剂膜而成的；抗蚀剂图案形成工序，使用描绘装置，根据区域而应用不同的照射能量对所述抗蚀剂膜进行描绘，通过显影使得所述遮光膜的一部分露出，并且在残膜部分中形成残膜厚度根据区域而不同的第1抗蚀剂图案；第1蚀刻工序，将所述第1抗蚀剂图案作为掩模而对所述遮光膜和所述半透光膜进行蚀刻；抗蚀剂减膜工序，对所述第1抗蚀剂图案进行减膜，成为新露出所述遮光膜的一部分的第2抗蚀剂图案；以及第2蚀刻工序，将所述第2抗蚀剂图案作为掩模而对所述遮光膜进行蚀刻，其中，通过所述第1蚀刻工序和所述第2蚀刻工序形成包含所述透光部、所述遮光部、所述半透光部以及所述半透光缘部的图案，在该图案中，所述透光部隔着宽度为W(μm)的所述半透光缘部而与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

(结构14)

本发明的结构14提供一种光掩模的制造方法，该光掩模具有包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部的转印用图案，该转印用图案是对透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而形成的，该光掩模的制造方法的特征在于，具有如下的工序：准备光掩模坯体，该光掩模坯体是在所述透明基板上依次层叠所述半透光膜、蚀刻阻挡膜、所述遮光膜以及抗蚀剂膜而成的；抗蚀剂图案形成工序，使用描绘装置，根据区域而应用不同的照射能量对所述抗蚀剂膜进行描绘，通过显影使得所述遮光膜的一部分露出，并且在残膜部分中形成残膜厚度根据区域而不同的第1抗蚀剂图案；第1蚀刻工序，将所述第1抗蚀剂图案作为掩模而对所述遮光膜、所述蚀刻阻挡膜以及所述半透光膜进行蚀刻；抗蚀剂减膜工序，对所述第1抗蚀剂图案进行减膜，成为新露出所述遮光膜的一部分的第2抗蚀剂图案；以及第2蚀刻工序，将所述第2抗蚀剂图案作为掩模而至少对所述遮光膜进行蚀刻，其中，通过所述第1蚀刻工序和所述第2蚀刻工序形成包含所述透光部、所述遮光部、所述半透光部以及所述半透光缘部的图案，在该图案中，所述透光部隔着宽度为W(μm)的所述半透光缘部与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

(结构15)

本发明的结构15是根据结构13或14所述的光掩模的制造方法，其特征在于，仅具有1次描绘工序。

(结构16)

本发明的结构16是一种显示装置的制造方法，具有如下的工序：使用曝光装置将结构1至11中的任意一项所述的光掩模、结构12所述的光掩模组、或者由结构13～15所述的制造方法制成的光掩模所具有的所述转印用图案转印到被转印体上。

根据本发明，能够提供即使是更细微化、集成度更高的显示装置，也能够以良好的成品率稳定地进行生产的光掩模及其制造方法。

附图说明

图1是示出在被转印体上准确地重叠2个转印用图案时的配置的一例的示意图。

图2是示出在同一被转印体上分别具有重叠地转印的转印用图案的2个掩模(掩模A与掩模B)的一例的示意图。

图3是用于说明主间隔物图案、副间隔物图案以及黑底图案的位置偏差的示意图。

图4是示出本发明的光掩模的转印用图案的一例的俯视示意图。

图5是示出本发明的光掩模的制造方法1的剖面示意图。

图6是示出本发明的光掩模的制造方法2的剖面示意图。

图7是示出图案位置精度检查的一例的示意图。

图8是示出使半透光缘部的宽度W发生变化时的透光部周围的边缘检测的可否结果的图。

图9是示出在图4的(b)所示的图案中使半透光缘部的宽度W(缘部宽度W)变化时的光强度曲线的变化的图。

图10是示出以往的光掩模的制造工序的一例的示意图。

具体实施方式

以往的光掩模例如专利文献1中记载的光掩模是通过以下工序制造的。图10示出了以往的光掩模的制造工序。

在图10所示的以往的光掩模的制造工序中，首先准备了在透明基板2上依次层叠半透明膜3a和遮光膜4a而得到的掩模坯体(图10的(a))。接着，在遮光膜4a上涂布抗蚀剂材料，形成第1抗蚀剂膜23a(图10的(b))。接着，对半透明膜和遮光膜进行图案曝光。接着，对第1抗蚀剂膜23a进行显影，形成第1抗蚀剂图案23b(图10的(c))。接着，对从第1抗蚀剂图案23b露出的透明膜3a和遮光膜4a进行蚀刻而形成半透明膜图案3b和遮光膜中间图案4b(图10的(d))。接着，去除残存的第1抗蚀剂图案23b(图10的(e))。接着，涂布抗蚀剂材料，形成第2抗蚀剂膜24a(图10的(f))。接着，通过对遮光膜进行图案曝光及显影而形成第2抗蚀剂图案24b(图10的(g))。接着，对从第2抗蚀剂图案24b露出的遮光膜中间图案4b进行蚀刻而形成遮光膜图案4c(图10的(h))。然后，去除残存的第2抗蚀剂图案24b，得到光掩模(图10的(i))。

在上述以往的光掩模的制造工序中，无法避免第1抗蚀剂图案的形成位置与第2抗蚀剂图案的形成位置相互之间发生偏差。这是因为，在用于形成各个抗蚀剂图案的描绘工序期间需要进行基板从描绘装置的拆卸、以及再次载置。因此，例如，如图10的(g2)所示，第2抗蚀剂图案24b的位置与由第1抗蚀剂图案形成的图案之间产生了偏差(参照图10的(g2)的点划线)。因此，在本发明中，为了完全阻止在分别形成第1和第2抗蚀剂图案的描绘工序中产生相对位置偏差的情况，研究了1次性描绘所有需要的图案的工序。

＜制造方法1＞

图5中示出了进行1次具有透光部、遮光部、半透光部的光掩模的描绘工序的光掩模的制造方法，作为制造方法1。

首先，与上述图10同样，准备光掩模坯体，该光掩模坯体是在透明基板上依次层叠半透光膜和遮光膜、进而形成抗蚀剂膜而成的(图5的(a))。

作为透明基板，例如由合成石英等构成，使用了将两个主表面研磨成平坦、平滑的基板。第1主表面是每边为300mm～1400mm的四边形，厚度为5～13mm左右。

半透光膜让使用光掩模时的曝光光的一部分透过，关于半透光膜的透射率，在将透明基板的透射率设为100％时，半透光膜的透射率优选为5～60％，更优选为10～50％。这是相对于包含在曝光光中的代表波长而言的。这里，曝光光优选是波长区域在365nm(i线)～436nm(g线)的范围内的光，优选使用包含所有的i线、h线、g线的光源进行曝光。上述所说的代表波长能够从上述范围内的波长中适当选择。例如将i线、h线、g线中的任意一个设为代表波长。

另外，半透光膜所具有的曝光光的相移效应未被特别限制。

形成在半透光膜上的遮光膜实质上不透过曝光光，例如可以使光学密度OD为3以上，优选为OD4以上。

另外，对于半透光膜和遮光膜的材料未特别限制，但优选的是能够进行蚀刻的材料，尤其优选能够进行湿蚀刻的材料。这里设为，遮光膜以Cr为主成分，半透光膜包含硅化钼。关于其他可以使用的材料例，后面会进行说明。

任意的膜都可以由溅射装置等公知的成膜装置形成。在本制造方法中，因半透光膜和遮光膜的材料的差异而使得彼此具有蚀刻选择性，即，相对于一方的蚀刻剂，另一方具有耐蚀刻性。

半透光膜和遮光膜的膜厚由使用的材料、欲通过该光学膜得到的光透射率决定。半透光膜和遮光膜的膜厚例如可以为（埃)，尤其遮光膜可以为 并且，半透光膜的膜厚可以为

抗蚀剂可以使用光致抗蚀剂。光致抗蚀剂可以是正型也可以是负型，在本实施方式中使用正型进行说明。能够通过狭缝涂覆机或旋涂机等公知的涂布装置形成抗蚀剂膜。膜厚优选为

接着，在1次描绘中应用2种用于使抗蚀剂膜感光的能量强度(这里是指激光束的用量(dose))。该用量的变化是根据要得到的图案而决定的。例如，在作为半透光部的区域中使用低用量进行描绘，在作为透光部的区域中使用高用量进行描绘(图5的(b))。

作为描绘方法可以应用光栅描绘。可以是这样的描绘：在描绘时，在1次扫描中一边变更用量一边进行描绘，由此使得照射用量根据区域而不同。或者，也可以是这样的描绘：在将标准的用量设为100％时，应用比其低的用量并且根据区域照射1次或者多次，由此使得照射用量根据区域而不同。即，在从描绘开始到结束的期间，必须不从描绘装置拆卸光掩模坯体，在本申请中称为1次描绘。

另外，作为描绘装置，可以是电子光束描绘装置也可以是激光描绘装置，但对于显示装置制造用的光掩模来说，激光描绘装置是有用的。

接着对抗蚀剂膜进行显影。由于描绘的用量根据区域而不同，因此能够形成残膜厚度根据该区域而不同的具有立体形状的抗蚀剂图案。由于这里使用正抗蚀剂，因此进行了高用量描绘的部分的抗蚀剂完全溶出而被去除，透明基板表面露出。由此形成透光部。另一方面，进行了低用量描绘的部分由于抗蚀剂的感光不完全因此仅一部分溶出，残留有规定的膜厚量(薄膜部分)。并且，未描绘部分残留有膜厚接近初期膜厚的抗蚀剂(厚膜部分)。

将该抗蚀剂图案作为掩模，蚀刻去除所露出的部分的遮光膜，进而蚀刻去除半透光膜(图5的(c))。

作为蚀刻剂，对于Cr系膜，可以使用包含硝酸铈铵的蚀刻液，对于硅化钼系膜，可以使用包含缓冲氢氟酸的蚀刻液。

接着，对上述抗蚀剂图案进行减膜(图5的(d))。即，使抗蚀剂图案的厚度均匀地减小。为此，可以使药液(氧化剂等)或气体(等离子体灰化或臭氧等)与抗蚀剂表面接触，或者进行基于显影剂的追加显影等，使一部分从抗蚀剂表面消失。将上述薄膜部分的抗蚀剂去除，遮光膜在与半透光部对应的位置处露出，并且，上述厚膜部分以膜厚均匀地减小后的状态残留(图5的(d))。

蚀刻去除上述图5的(d)的工序中新露出的遮光膜而形成半透光部(图5的(e))。

当去除了残留的抗蚀剂图案后，则完成具有包含透光部、遮光部以及半透光部的3灰度转印用图案的光掩模(图5的(f))。另外，本发明的光掩模还具有半透光缘部。

这里，最终形成的透光部(相当于主间隔物)与半透光部(相当于副间隔物)的相互位置关系由在图5的(b)所示的工序中进行的1次描绘工序决定。因此，不会产生透光部和半透光部的相互位置偏差。

需要说明的是，由该制造方法形成的转印用图案存在以下特征。即，如图5的(f)所示，透光部与遮光部不直接相邻，在它们之间形成宽度小的半透光缘部。即，透光部与半透光缘部相邻，该半透光缘部与遮光部相邻。该半透光缘部是在透明基板上形成半透光膜而成的，具有W(μm)的固定宽度。

该半透光缘部是在利用图5的(c)至图5的(d)的工序对抗蚀剂膜进行减膜时侵蚀掉抗蚀剂图案的侧面而形成的。并且，该半透光缘部的宽度W(也简称为“缘部宽度W”。)根据减膜的方法和条件在W＞0的范围内变化。

如上所述，在本发明中存在能够利用1次描绘形成上述3灰度的特征。换言之，像本发明那样，在透光部与遮光部之间配置有上述半透光缘部的转印用图案中，能够完全排除转印图案内的位置偏差。并且，如果根据该半透光缘部的存在来设计转印用图案，则能够针对上述用途提供具有优异的精度和适应性的光掩模。

因此，本申请的发明人针对包含半透光缘部的转印用图案的设计，深入地进行了研究。

在光掩模制造工序中，在形成了转印用图案之后，存在对该转印用图案的完成情况进行评价的检查工序。这里，光学性地检测图案的边缘位置，确认是否形成符合设计的图案。

图7中示出了对通过上述工序形成的图4的(b)的图案照射检查光而进行的图案位置精度检查的示意图。即，通过向转印用图案照射坐标测定机的激光并检测其反射光，来检测各个膜的边缘位置。

这里，理想情况是，能够以恰当的对比度接收到分别来自遮光膜、半透光膜以及透明基板的反射光。实际上，如果半透光缘部的宽度W足够小，则能够检测遮光膜的边缘(即遮光部的边缘)。此时半透光缘部未被识别为独立的图案，但由于能够通过重心测定来检查图案的位置精度，因此不会产生妨碍。

并且，如果半透光缘部的宽度W足够大，则能够分别独立地检测到遮光膜的边缘与形成半透光缘部的半透光膜的边缘。因此，能够进行准确的检查。

但是，由于半透光缘部的宽度W的大小，表示遮光膜的边缘的信号与检测半透光缘部的边缘的信号以无法识别的方式混合存在，无法准确地进行检查值的评价。

图8中示出了使半透光缘部的宽度W(缘部宽度W)在0.3μm～0.45μm的范围中变化时的遮光部周围的边缘检测可否进行的结果。根据本申请的发明人的研究，如图8所示，可知如果半透光缘部的宽度W为W≦0.3μm或者W≧0.45μm中的任意一者，则能够进行检查。

但是，在半透光缘部的宽度W较大的情况下，透光部的透过光量减少，等同于曝光量损失了一部分。在对包含半透光缘部的转印用图案进行曝光时，在到达被转印体上的光强度的分布中，从希望通过充分的光量得到恰当的对比度的方面考虑，并非必须优选半透光缘部的宽度W大。

因此，通过曝光装置对图4的(b)所示的与半透光缘部相邻且被包围的透光部的图案进行曝光，通过仿真求出了形成在被转印体(例如滤色器基板)上的光强度分布。图9中示出了其结果。

作为曝光条件，应用了在FPD用曝光装置(这里为接近式曝光装置)中使用的光学条件。即，光源波长包含i线、h线、g线，将接近间隙设为100μm。

在图9中示出了在图4的(b)所示的图案中使半透光缘部的宽度W(边缘宽度W)在0至0.5μm之间变化时的光强度曲线的变化。如图9所示，随着缘部宽度W扩大，光强度曲线的峰值位置下降，并且侧向倾斜逐渐变小。例如，在将直径D1设为10μm，缘部宽度W超过0.4μm时，光强度的峰值降低了10％(图9)。

即，从图案的位置精度检查的方面考虑，优选缘部宽度W比规定范围小或者大。但是，如上所述，若考虑因使用掩模时的曝光光的损失导致的转印性的变化，则优选缘部宽度W不要过大。因此，半透光缘部的宽度W最优选为0＜W≦0.3。

为了调整缘部宽度W，在上述制造方法1中利用上述图5的(d)所示的工序调整抗蚀剂减膜的条件。调整具有减膜作用的液剂或灰化的条件、时间等，或者进行产生减膜的显影液、显影时间的选择等，能够选择最佳的条件。并且，为了达到期望的缘部宽度W，存在调整预先涂布的抗蚀剂膜的厚度的方法，而为了应用期望的显影时间还存在调整描绘时的用量的方法。并且，还存在根据在第2蚀刻工序中采用的蚀刻时间、蚀刻剂来调整缘部宽度W的方法。

如上所述，本发明的光掩模具有对形成在透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而得到的转印用图案，

所述转印用图案包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部，

所述透光部与宽度为W(μm)的所述半透光缘部相邻，所述半透光缘部与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

另外，虽然本发明的光掩模的用途未被特别制约，但作为显示装置制造用光掩模、特别是显示装置的滤色器制造用光掩模是极其有用的。因此，以下对透光部在液晶显示装置的滤色器中对应于主间隔物、半透光部用于形成作为副间隔物的掩模进行说明。

图4的(a)示出了本发明的光掩模的转印用图案的一例的俯视示意图。图4的(b)示出了图4的(a)所示的透光部的放大图，图4的(c)示出了半透光部的放大图。并且，图5的(f)和图6的(f)示出了该光掩模的剖面图。

即，在图4所示的本发明的光掩模所具有的转印用图案中，透光部不与遮光部直接相邻，而隔着宽度为W(μm)的半透光缘部与遮光部相邻。该半透光缘部是在透明基板上形成半透光膜而成的，具有宽度W(μm)的固定宽度。缘部宽度W满足0＜W≦0.3。

并且优选的是，透光部与半透光缘部相邻，并且透光部被包围。并且，该半透光缘部还与遮光部相邻并被包围。这对于滤色器的形成主间隔物的图案来说是有用的。

并且，在图4所示的转印用图案中，透光部不与所述半透光缘部以外的半透光部相邻。即，在图4所示的转印用图案中，所有的透光部与半透光缘部相邻。如果从半透光缘部观察，其宽度方向的一方的边缘与透光部相邻，另一方的边缘与遮光部相邻。在透光部与遮光部之间必须夹有半透光缘部。即，在图4所示的转印用图案中，通过在透光部的周围配置半透光缘部而使所述透光部被所述半透光缘部包围。

另一方面，在图4所示的转印用图案中，半透光部与遮光部相邻，被遮光部包围。这对于形成滤色器的副间隔物的图案来说是有用的。

在图4所示的光掩模中，用于形成副间隔物的半透光部是直径为D2的正八边形。并且，在设该半透光部的直径为D2(μm)时，优选D2≦20。这对于细微化的显示装置用图案来说是有利的尺寸，尤其为了成为视野更明亮的显示装置是优选的尺寸。

在正多边形的情况下，直径是指内接圆或者外接圆的直径。在长方形或楕圆的情况下，可以采用长径或者短径。在使作为副间隔物的半透光部与黑底(BM)的层重叠的情况下，是指副间隔物的图案的直径，设副间隔物在黑底的宽度方向上的直径为直径D2。更优选直径D2为2≦D2≦20。

更优选为5≦D2≦12。

进一步，在将用于形成主间隔物的透光部的直径设为D1(μm)时，优选为D1≦20。更优选为2≦D1≦20。更优选为5≦D1≦12。

在本发明中，图案形状不是必须限于图4中记载的形状。即，在图4所示的转印用图案中，透光部和半透光部都呈正八边形，但形状不限于此。透光部和半透光部的形状例如是具有规定的直径的闭合形状(圆形或者多边形等)的图案，优选为旋转对称的形状。作为透光部和半透光部的形状，例如可以列举出正八边形、正六边形、正方形等。

并且，透光部与半透光部的形状、直径不必相同。

在图4所示的光掩模(转印用图案)中，透光部被宽度为W(μm)的半透光缘部包围，进而其外周被遮光部包围。因此，图4所示的光掩模的半透光缘部与透光部相邻，作为宽度为W的正八边形带而围绕透光部。进而成为这样的配置：其外周被遮光部相邻地围绕。

半透光缘部的宽度W(μm)处于0＜W≦0.3的范围内，实质上是固定宽度。即，在考虑掩模上的缘部宽度W的面内分布，将缘部宽度W的中心值设为WA(μm)时，处于(WA－0.05)≦W≦(WA+0.05)的范围内。

尤其是，本发明的转印用图案，对于透光部而言，至少从对称的2个方向(在图5的(f)所示的剖面图中是指相对于中央的透光部从左右两个方向)与同一宽度的所述半透光缘部相邻。并且，在图4的(b)的俯视示意图中相对于透光部从8个方向与半透光缘部相邻。这里，若从任意的一个方向(例如图4的(b)中的上下方向)来看，上下方向的半透光缘部的宽度W1和W2(μm)处于距其中央值0.05μm的范围内。

另外，如上所述，例如像专利文献1中记载的方法那样，在作为以往技术的需要多次描绘的光掩模的制造工序中，无法避免半透明膜图案与遮光膜图案等膜图案彼此之间的位置偏差。因此，例如在专利文献1记载的方法中，无法形成本发明那样的固定缘部宽度W的缘部图案。与此相对，如果应用本发明的制造方法，则能够精致地形成细窄的固定缘部宽度W的缘部图案。

并且，在图4所示的转印用图案中，透光部不与半透光缘部以外的半透光部相邻。即，在半透光缘部以外的半透光部不具有与透光部之间的相邻部的转印用图案中，本发明的效果显著。这是因为，若在半透光部与透光部相邻的图案中，为了抑制位置偏差而应用后述的制造方法2，则在其半透光部与透光部中存在CD精度劣化的倾向。

并且，透光部、半透光部优选分别被规则性地配置。在图4所示的转印用图案中，在被遮光部包围的区域中，多个透光部与半透光部被配置为具有规则性。并且，在该例中，若连结多个半透光部的重心，则它们的重心分别位于一条直线S1上，并且，若连结多个透光部的重心，则它们的重心分别位于一条直线S2上。此外，这2条直线成为同一个一条直线。

这里，直线S1和S2不是必须为同一个一条直线。但是，直线S1与直线S2的距离(即，半透光部的重心相对于连接透光部的重心的直线的偏移量)优选始终为固定值。这样，透光部与半透光部规则地配置在狭窄区域上，与具有固定区域(例如黑底的层)的其他光掩模图案的重叠变得容易。

本发明的转印用图案可以具有图5的(f)所示的剖面构造。即，遮光部可以作为在透明基板上依次层叠了半透光膜和遮光膜而得到的层叠体而形成。

并且，半透光部和半透光缘部可以具有在透明基板上形成有半透光膜、而不形成遮光膜的结构。并且，透光部使透明基板的表面露出。

因此，在本发明中，半透光缘部是被遮光部和透光部夹着的宽度为W的区域，是在透明基板上形成有半透光膜而未形成遮光膜的区域。并且，半透光部是在透明基板上形成有半透光膜而未形成遮光膜的区域，是上述半透光缘部以外的区域。优选半透光部具有超过0.5μm的宽度。

另外，在不损害本发明的作用效果的范围中，可以在上述膜的上、下或者中间存在上述膜以外的其他膜。例如，在半透光膜与遮光膜的蚀刻特性共同的情况下，有时在半透光膜与遮光膜之间夹有蚀刻阻挡膜，关于该情况将在制造方法2中进行说明。

＜制造方法2＞

图6示出了制造方法2的工序。与制造方法1(图5)的不同点为配置有如下蚀刻阻挡膜、以及与此对应的工序上的变更点，即：半透光膜和遮光膜都具有共同的蚀刻特性(例如，都包含Cr)，因此在半透光膜和遮光膜之间配置有蚀刻阻挡膜。

首先，准备在透明基板上依次层叠了半透光膜、蚀刻阻挡膜(E.S.膜)以及遮光膜、进而形成了抗蚀剂膜后得到的光掩模坯体(图6的(a))。这里，作为半透光膜，使用包含Cr的膜，遮光膜也为包含Cr的膜，作为蚀刻阻挡膜，使用包含硅化钼的膜。

接着，与制造方法1同样地进行描绘(图6的(b))。

与制造方法1同样地对抗蚀剂膜进行显影，形成抗蚀剂图案。与制造方法1同样地形成残膜厚度根据区域而不同的、具有三维构造的抗蚀剂图案。然后，将该抗蚀剂图案作为掩模，蚀刻去除所露出的部分的遮光膜，接着蚀刻去除蚀刻阻挡膜，进一步蚀刻去除半透光膜(图6的(c))。

接着，对上述抗蚀剂图案进行减膜。在该减膜时，采用用于得到希望形成的半透光缘部的宽度W的适当条件。因抗蚀剂图案的减膜而在与半透光部对应的位置处新露出遮光膜的一部分(图6的(d))。

蚀刻去除上述的图6的(d)中新露出的半透光膜。优选在半透光膜之后也蚀刻去除蚀刻阻挡膜。由此，形成半透光部(图6的(e))。

当去除了残留的抗蚀剂图案时，完成与制造方法1相同的具有包含透光部、遮光部以及半透光部的3灰度转印用图案的光掩模(图6的(f))。

制造方法2的光掩模与制造方法1相比在膜材料和层叠构造上不同。即，这里形成的遮光部包含有在透明基板上依次层叠了半透光膜、蚀刻阻挡膜以及遮光膜而得到的层叠体。但是，俯视观察时的转印用图案形状与制造方法1相同，更重要的是透光部(相当于主间隔物)与半透光部(相当于副间隔物)的相互位置关系由图6的(b)所示的工序中进行的1次描绘工序决定，因此不会产生相互的位置偏差。

作为应用于制造方法1和2的光掩模坯体的材料，以下例示出能够使用的材料。

作为半透光膜的材料，例如可例示出含有硅的SiON、SOG。并且，也可以使用金属硅化物或其氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物。作为金属硅化物的例子，存在硅化钼、硅化钽等。

作为半透光膜的其他材料，存在含有铬(Cr)的膜。例如可以采用含有铬的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物中的任意一种的膜。此外，也可以是铬以外的金属例如Mo、Ta、W、Zr、Nb、Ti或者它们的化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物)等。

作为遮光膜的材料，例如可以列举出含有铬(Cr)的膜。除了由铬构成的膜，还可以使用含有铬的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物中的任意一种的膜。此外，可以应用由铬以外的金属例如Mo、Ta、W、Zr、Nb、Ti或者它们的化合物构成的光学膜。例如，也可以采用含有金属硅化物或其氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物的材料。作为金属硅化物的例子，存在硅化钼和硅化钽等。

在上述的制造方法1中，使遮光膜与半透光膜的材料相互具有蚀刻选择性。例如，如果在半透光膜中使用Si系，则在遮光膜中使用Cr系。或者可以使其相反。

另一方面，在制造方法2中，可以在遮光膜和半透光膜中使用Cr系，在蚀刻阻挡膜中使用Si系。

遮光膜优选在其表面具有用于抑制光反射率的反射防止层。在该情况下，例如在将Cr作为主成分的遮光膜的表面部分配置由Cr化合物(氧化物、氮化物、碳化物等)构成的层作为反射防止层。该反射防止层针对使用光掩模时所使用的曝光光具有抑制反射的功能，还具有针对描绘中使用的激光的防止反射功能。

另外，本发明包含光掩模组。

关于本发明的光掩模组，例如像上述说明的那样在将具有图4所示的转印用图案的光掩模设为第1光掩模时，该光掩模组包含该第1光掩模以及与其不同的第2光掩模。本发明的光掩模组中包含的第2光掩模包含与第1光掩模重叠地曝光的转印用图案。并且，第2光掩模的转印用图案包含宽度为M(μm)(其中5＜M＜25)的线状图案。更优选为5＜M＜15。

并且，本发明包含使用上述光掩模、光掩模组或者由上述制造方法得到的光掩模而进行的显示装置的制造方法。在本发明的制造方法中包含将光掩模所具有的转印用图案转印到被转印体的转印工序。作为转印工序中使用的曝光装置，优选使用FPD用的投影曝光或者接近式曝光用的装置。

在投影曝光中，光学系统的数值孔径(NA)为0.08～0.15(相干性因素(σ)为0.4～0.9)，可以优选使用等倍曝光的曝光装置，该等倍曝光的曝光装置使用了曝光光中包含i线、h线以及g线中的至少一种的光源。

或者，使用接近式曝光，使得生产效率和成本最佳化，并且得到CD、坐标精度高的转印用图案，本发明在这些方面也是极其有效的。

从以上可知，根据本发明，即使是更细微化、集成度更高的显示装置，也能够以良好的成品率稳定地生产显示装置等。尤其是在显示装置的制造工序中，即使在主间隔物图案或者副间隔物图案的边缘与黑底的边缘之间的间隙(裕量)N较小的情况下，也能够抑制多个层(layer)间的对准偏差，使得不会产生主间隔物或者副间隔物的一部分从黑底的宽度突出这样的问题。

Claims (17)

1.一种光掩模，其具有转印用图案，该转印用图案是对形成在透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而得到的，该光掩模的特征在于，

所述转印用图案包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部，

所述透光部与宽度为W(μm)的所述半透光缘部相邻，所述半透光缘部与所述遮光部相邻，并且，

0＜W≦0.3。

2.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

所述透光部至少从对称的2个方向与所述半透光缘部相邻。

3.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

在所述转印用图案中，所述半透光部与所述遮光部相邻，并且所述半透光部被所述遮光部包围。

4.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

在所述转印用图案中，所述透光部不与所述半透光部相邻。

5.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

在所述转印用图案中，在所述透光部的周围配置有所述半透光缘部，由此使得所述透光部被所述半透光缘部包围。

6.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

在设所述半透光部的直径为D2(μm)时，D2≦20。

7.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

在设所述透光部的直径为D1(μm)时，D1≦20。

8.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，

所述遮光部包含有在所述透明基板上依次层叠了所述半透光膜和所述遮光膜而得到的层叠体。

9.根据权利要求8所述的光掩模，其特征在于，

所述层叠体包含有在所述透明基板上依次层叠了所述半透光膜、蚀刻阻挡膜以及所述遮光膜而得到的层叠体。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的光掩模，其特征在于，

该光掩模是显示装置制造用光掩模。

11.根据权利要求10所述的光掩模，其特征在于，

该光掩模用于制造滤色器。

12.一种光掩模组，其特征在于，

在将权利要求1至9中的任意一项所述的光掩模设为第1光掩模时，该光掩模组包含所述第1光掩模以及与所述第1光掩模不同的第2光掩模，

所述第2光掩模包含与所述第1光掩模重叠地曝光的转印用图案，

所述第2光掩模的转印用图案包含宽度为M(μm)的线状图案，其中，5＜M＜25。

13.一种光掩模的制造方法，该光掩模具有包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部的转印用图案，该转印用图案是对透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而形成的，

该光掩模的制造方法的特征在于，具有如下工序：

准备光掩模坯体，该光掩模坯体是在所述透明基板上依次层叠所述半透光膜、所述遮光膜以及抗蚀剂膜而成的；

抗蚀剂图案形成工序，使用描绘装置，根据区域而应用不同的照射能量对所述抗蚀剂膜进行描绘，通过显影使得所述遮光膜的一部分露出，并且在残膜部分中形成残膜厚度根据区域而不同的第1抗蚀剂图案；

第1蚀刻工序，将所述第1抗蚀剂图案作为掩模而对所述遮光膜和所述半透光膜进行蚀刻；

抗蚀剂减膜工序，对所述第1抗蚀剂图案进行减膜，成为新露出所述遮光膜的一部分的第2抗蚀剂图案；以及

第2蚀刻工序，将所述第2抗蚀剂图案作为掩模而对所述遮光膜进行蚀刻，

其中，通过所述第1蚀刻工序和所述第2蚀刻工序形成包含所述透光部、所述遮光部、所述半透光部以及所述半透光缘部的图案，在该图案中，所述透光部隔着宽度为W(μm)的所述半透光缘部而与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

14.一种光掩模的制造方法，该光掩模具有包含透光部、遮光部、半透光部以及半透光缘部的转印用图案，该转印用图案是对透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图而形成的，

该光掩模的制造方法的特征在于，具有如下工序：

准备光掩模坯体，该光掩模坯体是在所述透明基板上依次层叠所述半透光膜、蚀刻阻挡膜、所述遮光膜以及抗蚀剂膜而成的；

抗蚀剂图案形成工序，使用描绘装置，根据区域而应用不同的照射能量对所述抗蚀剂膜进行描绘，通过显影使得所述遮光膜的一部分露出，并且在残膜部分中形成残膜厚度根据区域而不同的第1抗蚀剂图案；

第1蚀刻工序，将所述第1抗蚀剂图案作为掩模而对所述遮光膜、所述蚀刻阻挡膜以及所述半透光膜进行蚀刻；

抗蚀剂减膜工序，对所述第1抗蚀剂图案进行减膜，成为新露出所述遮光膜的一部分的第2抗蚀剂图案；以及

第2蚀刻工序，将所述第2抗蚀剂图案作为掩模而至少对所述遮光膜进行蚀刻，

其中，通过所述第1蚀刻工序和所述第2蚀刻工序形成包含所述透光部、所述遮光部、所述半透光部以及所述半透光缘部的图案，在该图案中，所述透光部隔着宽度为W(μm)的所述半透光缘部与所述遮光部相邻，并且0＜W≦0.3。

15.根据权利要求13或14所述的光掩模的制造方法，其特征在于，

该光掩模的制造方法仅具有1次描绘工序。

16.一种显示装置的制造方法，其具有如下工序：

准备权利要求1至9中的任意一项所述的光掩模；以及

使用曝光装置将所述光掩模所具有的所述转印用图案转印到被转印体上。

17.一种显示装置的制造方法，其具有如下工序：

准备权利要求12所述的光掩模组；以及

使用曝光装置将所述光掩模组的各光掩模所具有的转印用图案转印到同一被转印体上。