光掩模及其制造方法、图案转印方法、显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有转印用图案的光掩模、该光掩模的制造方法、使用该光掩模的图案转印方法和显示装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年,在液晶显示装置(IXD:Liquid Crystal Display)等的显示装置的制造中，伴随由使用的光掩模的大型化引起的生产效率提高，要求高的转印精度。液晶显示装置具有这样的结构:使形成了薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)阵列的TFT基板和形成了 RGB图案的滤色器贴合，在其间封入液晶。
[0003]图1A?图1C是示出滤色器的一例的示意图。如图1A?图1C所示，滤色器构成为包括:仅使特定波长的光选择性透射的着色部分101、和遮挡光的黑矩阵(blackmatrix) 102(遮光部分)。着色部分101被着色成红、绿、蓝(RGB)的各色。图1A示出条纹(stripe)排列的滤色器，图1B示出镶嵌(mosaic)排列的滤色器。并且，图1C示出图1A的A-A线或图1B的B — B线的截面不意图。
[0004]在使用光掩模在透光性基材上形成黑矩阵层或各着色层时，应用接近(proximity)曝光是最有利的。这是因为，由于接近曝光与投影(project1n)曝光相比，曝光装置的结构中不需要复杂的光学系统，装置成本也低，因而生产效率高。
[0005]图2是示出进行接近曝光的曝光装置的示意图。如图2所示，进行接近曝光的曝光装置110具有:光源111、作为聚光镜执行功能的椭圆镜112、积分器(integrator) 113、以及准直透镜(collimat1n lens)114。作为光源111, 一般使用具有包含i线、h线、g线的波长区域的水银灯等。
[0006]在曝光装置110中，从光源111发出的光束通过椭圆镜112、积分器113和准直透镜114成为均匀照度的光束。然后，该光束被照射到光掩模120。透射了光掩模120的光束使从该光掩模120隔开预定的接近间隙(proximity gap)pg而配置的被转印体121的被加工成上的感光性材料膜曝光。
[0007]这样，在接近曝光中，使形成有感光性材料膜的被转印体121水平载置在工作台(未图示)上，使光掩模120以形成有转印用图案的图案面120a相对于被转印体121对置的方式保持。然后，通过从光掩模120的里面侧照射光，将图案转印到被转印体121的感光性材料膜上。此时，在光掩模120和被转印体121之间设置预定的间隔(接近间隙)。
[0008]一般，在将光掩模设置于接近曝光用曝光装置上的情况下，在形成有转印用图案的主表面上，使用曝光装置的保持部件保持形成有转印用图案的区域(也称为图案区域)。即，通过使曝光装置的保持部件与构成方形状的光掩模的外周的对置的2边或4边的附近抵接，保持光掩模。然后，光掩模在保持预定的接近间隙的同时，以大致水平姿势配置在曝光装置上。
[0009]另外，当应用了接近曝光时，存在如下问题:在转印时，使用光学手段实施失真校正是困难的，与投影曝光相比转印精度容易退化。
[0010]例如，光掩模由于自身的重量而挠曲，因而做法是，使用曝光装置的保持机构对该光掩模的挠曲进行某种程度校正。例如，在专利文献I中记载了如下方法:在水平支撑平板状的掩模的支撑机构中，在从下方支撑光掩模的保持部件的支撑点的外侧，从掩模的上方施加预定压力来校正挠曲。
[0011]并且，在专利文献2中记载了一种光掩模基板，其用于在安装于接近曝光装置上使用时、减少由接近间隙的位置引起的变动。
[0012]【专利文献I】日本特开平9- 306832号公报
[0013]【专利文献2】日本特开2012- 256798号公报
[0014]然而，本发明者发现，即使减轻由光掩模的挠曲引起的图案转印上的影响是有用的，然而仅在此方面，制造上述用途的精密的显示装置是不够的。
[0015]例如可知，由于光掩模的保持方式或者通过用于减轻挠曲的保持机构而使光掩模受到的力的方向和大小不同，从而光掩模基板的主表面变形。而且，由于曝光装置的工作台的平坦度、载置在曝光装置的工作台上的被转印体的厚度分布等，使得完全抑制接近间隙的面内变动是基本不可能的。在专利文献2中记载了利用光掩模基板的形状减少这种接近间隙的面内变动的方法。不过，存在的麻烦是，接近间隙的面内变动按使用的各曝光装置而不同。
[0016]在接近曝光中，当产生接近间隙的面内偏差时，在转印细微线宽的空白图案(抜务一 O时伴有更大的困难。这是因为，在狭缝(slit)状的空白图案的边缘(edge)中，产生光的衍射，空白图案越是细微宽度，该衍射和干涉的影响就越大到不可忽视的程度。
[0017]图3是例示出由接近曝光中的透射光形成的干涉引起的光强度分布的图。在图3中，设置有空白图案的光掩模120以图案面120a相对于被转印体121对置的方式设置。此时，在光掩模120和被转印体121之间设置有接近间隙pg。
[0018]曲线122示意性表示在从光掩模120的里面侧照射了光的情况下由透射光形成的干涉图案引起的光强度曲线。如图3所示，在图案面120a中的空白图案的边缘中产生光的衍射，形成复杂的干涉图案。
[0019]在接近曝光中，由于面内的位置而产生不同大小的间隙，产生与其对应的不同的衍射图案，形成的图案的线宽和光照射量存在偏差的倾向。不过，不能容易推测在面内的各位置中被转印体实际受到的透射光的强度分布。
[0020]另夕卜，图1所示的滤色器和TFT基板是使用多个光掩模，应用光刻(photolithography)工序来制造的。近年来,随着最终制品的显示装置的亮度、动作速度等的规格的高级化，光掩模的图案细微化，作为转印结果的线宽精度的要求越来越严格。
[0021]例如，在IXD用黑矩阵中，针对当前IXD要求的高性能化，S卩，⑴动作速度、(2)亮度、⑶耗电的减少、⑷高精细中的至少⑵至(4)，认为细线化是有效的。具体地说，通过黑矩阵的细线化，使得透射光量增加，因而可得到LCD的亮度。并且，如果亮度大幅提高，则可减少IXD的背光(backlight)的耗电。而且，通过黑矩阵的细线化，可提高图像的清晰度(sharpness)。
[0022]为了使用黑色的负型感光性材料形成黑矩阵，有必要在大面积的遮光区域中使用设置了形成有由X方向、Y方向的线状空白图案的集合体构成的矩阵状的空白图案(格子状空白图案)的转印用图案的光掩模。然而，精致地形成细微宽度的空白图案是不容易的。
[0023]在大面积的透光区域中，在形成由线状的膜图案构成的剩余图案的情况下，为了得到期望的线宽，利用湿式蚀刻(wet etching)中的侧蚀刻(side etching),能够进行线宽的微调整。然而，在空白图案中，有必要预先精致地决定描绘、显像、蚀刻等的条件。并且，即使是微小的线宽变动，如果线宽自身是细微的，则也存在对由于该变动引起的光的透光举动带来大幅变动的不利情况。
[0024]并且，即使使用可靠进行了线宽控制的光掩模，在将转印用图案转印到被转印体上时，也存在进一步的课题。
[0025]在使用具有由遮光部夹持的空白图案的转印用图案进行曝光的情况下，伴随空白图案的线宽的细微化，被转印体上的光强度分布如上所述，受到光的衍射影响。
[0026]图4A、图4B是简略示出空白图案的线宽与被转印体上的光强度分布之间的关系的图。在图4A、图4B中，转印用图案由遮光部103和由遮光部103夹持的空白图案104构成。
[0027]图4A示出在空白图案104的线宽是al的情况下的C 一 D间的光强度分布。图4B示出在空白图案104的线宽是a2(a2 < al)的情况下的E — F间的光强度分布。这样在空白图案104的线宽是a2 < al的情况下，将图4A和图4B进行比较，图4B所示的线宽a2时的光强度分布的峰值(peak)与图4A所示的线宽al时的光强度分布的峰值相比下降，SP，空白图案104的线宽越小则光强度分布的峰值越下降，产生使被转印体上的感光性材料难以充分感光的问题。
【发明内容】
[0028]本发明是鉴于上述方面而作成的，本发明的目的是提供一种在将细微线宽的空白图案转印到被转印体上时、可精致地进行线宽和光量的控制的光掩模、光掩模的制造方法、图案转印方法和显示装置的制造方法。
[0029]本发明的光掩模具有用于在被转印体上形成线宽Wp的器件图案(devicepattern)的转印用图案，具有一边为300mm以上的主表面，所述光掩模的特征在于，所述转印用图案具有:遮光区域，其通过在透明基板上至少形成有遮光膜而成；和线宽Wm的第I空白图案，其是按照由所述遮光区域包围的方式配置的第I空白图案，与所述器件图案对应，而且，所述器件图案的线宽Wp与所述第I空白图案的线宽Wm之间的关系满足下述式(I)和式⑵:
[0030]Wp <10 μ m...(I)
[0031]I 刍(Wm — Wp)/2 刍 4(μπι)…(2)。
[0032]根据上述光掩模，由于为了在被转印体上形成线宽Wp的器件图案所需要的光掩模的转印用图案中的第I空白图案的线宽Wm被调整成满足预定的偏置(bias)量((Wm —Wp)/2(μπι))，因而可调整到达被转印体上的光量，并可抑制由接近间隙的偏差引起的器件图案的CD偏差。因此，在将细微线宽的空白图案转印到被转印体上时，能够精致地进行线宽和光量的控制。
[0033]在上述光掩模中，所述第I空白图案可以由所述透明基板表面露出而成的透光部构成。
[0034]并且，在上述光掩模中，所述第I空白图案可以由在所述透明基板上形成半透光膜而成的半透光部构成。
[0035]而且，在上述光掩模中，所述半透光膜的曝光光透射率可以是20 %?60 %。
[0036]而且，在上述光掩模中，所述转印用图案可以具有多个所述第I空白图案，所述第I空白图案具有线宽Wm的线形状，在宽度方向上邻接的所述第I空白图案之间可以具有介入了宽度(3XWm)以上的所述遮光区域的部分。
[0037]而且，在上述光掩模中，所述转印用图案可以还具有线宽Wn (Wn > Wm)的第2空白图案，所述第2空白图案可以由透光部构成。
[0038]而且，在上述光掩模中，所述光掩模可以是使接近间隙处于10?200 μ m的范围内的、用于接近曝光的光掩