(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細パターン形成のためのフォトマスクであって、
主パターンの内部に補助パターンを含み、
前記主パターンの形態が円形であって前記補助パターンの形態が四角形であるか、又は、前記主パターンの形態が四角形であって前記補助パターンの形態が円形であり、
前記主パターンの両端最長距離に対する前記補助パターンの両端最長距離の割合は０．３５〜０．９０であることを特徴とする、フォトマスク。
【請求項２】
前記フォトマスクは液晶表示素子用カラーフィルタの微細パターン形成のためのものであることを特徴とする、請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
微細パターン製造方法であって、
主パターンの内部に補助パターンを含み、前記主パターンの形態が円形であって前記補助パターンの形態が四角形であるか、又は、前記主パターンの形態が四角形であって前記補助パターンの形態が円形であり、前記主パターンの両端最長距離に対する前記補助パターンの両端最長距離の割合が０．３５〜０．９０であるフォトマスクを用いて露光させる段階を含むことを特徴とする、微細パターン製造方法。
【請求項４】
前記微細パターンは液晶表示素子用カラーフィルタに使われることを特徴とする、請求項３に記載の微細パターン製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターン形成のためのフォトマスクに関し、より詳しくは、微細パターン形成のために主パターンの内部に補助パターンを含む液晶表示素子用カラーフィルタのパターン形成のためのフォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子（ＬＣＤ）に使われるカラーフィルタにブラックマトリックス（black matrix）、カラーサブピクセル（color sub-pixels）、及びコラムスペーサ（column spacer）を製造するためには、一般的にネガティブ感光性物質を利用し、光エッチング法（photo-lithography）という過程を通じてパターンを形成する方法を使用する。
【０００３】
最近、液晶表示素子の解像度を高め、光が透過される領域である開口部を広げるこが技術的な趨勢である。したがって、光を遮ってサブピクセルを区分するようにするブラックマトリックスや液晶セルで薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板とカラーフィルタ（color filter）基板との間の間隔を均等に維持するためのコラムスペーサのサイズも小さくなる。即ち、ブラックマトリックスとコラムスペーサを作るためにサイズの小さい微細パターンを安定的に形成しなければならない技術的課題がある。
【０００４】
微細パターンを作るために単純にフォトマスクのウィンドウを小さく作れれば、光の回折が甚だしくなって、感光材に照射される光の強さが弱くなり、希望しない形態が得られる。また、フォトマスク製作の難易度が高まって製造コストが上がったり、パターンのサイズにおける均一度（uniformity）が低下する短所が発生できる。
【０００５】
したがって、このような短所を克服しながら容易に微細パターンを具現できるフォトマスクに関する開発が要求されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決するためのものであって、相対的に大きいサイズのフォトマスクパターンを利用しながらも微細パターンを製造できる新たな形態のフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような課題を解決するための本発明に従うフォトマスクは、パターン形成のためのフォトマスクにおいて、主パターンの内部に補助パターンを含むものである。
【０００８】
また、上記主パターンの両端最長距離に対する上記補助パターンの両端最長距離の割合は０．３５〜０．９０であることができる。
【０００９】
そして、上記補助パターンの形態は上記主パターンの形態と同一なものであることができ、上記主パターンの形態は円形または四角形でありうる。
【００１０】
併せて、上記主パターン及び補助パターンの形態は各々円形または四角形でありうる。ここで、上記主パターンの直径または対角線長さに対する上記補助パターンの直径または対角線長さの割合は０．３５〜０．９０であることができる。
【００１１】
上記のような更に他の課題を解決するための本発明に従う微細パターン製造方法は、主パターンの内部に補助パターンを含むフォトマスクを用いて露光させる段階を含むものでありうる。
【００１２】
また、上記微細パターンは液晶表示素子用カラーフィルタに使われるものであることができるが、これに限定されるのではない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、新たな形態のフォトマスクを提示することによって、微細パターン製造を容易にすることができるという長所がある。即ち、フォトマスクウィンドウ（主パターン）の内部に追加的なパターンを形成することによって、光の補強／相殺干渉を用いて、より小さなパターン製作が可能であるようにすることで、既存のフォトマスクサイズを縮めなくても微細パターン製作が容易であるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】主パターン及び補助パターンの両方が円形のフォトマスクである。
【図２】主パターン及び補助パターンの両方が四角形のフォトマスクである。
【図３】主パターンが円形であり、補助パターンが四角形のフォトマスクである。
【図４】主パターンが四角形であり、補助パターンが円形のフォトマスクである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張されたものであり、図面上で同一符号は同一な要素を示す。本明細書で使われたように、用語"及び／または"は該当列挙された項目のうち、いずれか１つ及び１つ以上の全ての組合せを含む。
【００１６】
本明細書で使われた用語は特定の実施形態を説明するために使用され、本発明を制限するためのものでない。本明細書で使われたように、単数形態は文脈上、異なる場合を明確に指摘するものでなければ、複数の形態を含むことができる。また、本明細書で使われる場合、"包含する（comprise）"及び／または"含む（comprising）"は、言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらグループの存在を特定するものであり、１つ以上の異なる形状、数字、動作、部材、要素、及び／またはグループの存在または付加を排除するのでない。
【００１７】
本発明に従うフォトマスクは、液晶表示素子用カラーフィルタのパターン形成のためのフォトマスクにおいて、微細パターン形成のために主パターンの内部に補助パターンを含む。
【００１８】
主パターンの内部に補助パターンが配置されることによって、光の補強／相殺干渉が誘発されて微細パターンを具現できるようになる。即ち、従来のフォトマスクで光が透過する部分である主パターンの内部に一定形態を持つ補助パターンを挿入することで、一種のスリット形態が具現され、このようなスリット形態を通じて回折された光の相互干渉を調節して光の強さ分布を変更できるようになる。具体的に、フォトマスクの内に補助パターンを配置するようになれば、光の複雑な回折形態が生成され、フォトマスクを通過して基板に到達する回折光が互いに干渉を起こすようになる。したがって、基板に到達した光はフォトマスクパターンの形態でない２次元的に均等に広げた強さ分布を表して、均一な形状の有機膜を形成できるようにする。
【００１９】
上記主パターン及び補助パターンの形態には、円形、多角形など、種々のものが使われることができ、補強／相殺干渉を誘発できる限り、特定の形態に限定されない。主パターンと補助パターンとは互いに同一な形態であるとか異なる形態であることができ、上記主パターンと補助パターンとの形態が本発明で言及する形態のみに限定されるのではない。しかしながら、あまり複雑なパターンを持つ場合、実際の製造工程上、難しさを伴うことがあるので、比較的単純な形態を持つことが好ましいということができるが、これに限定されるのではない。
【００２０】
好ましくは、上記主パターンの両端最長距離に対する上記補助パターンの両端最長距離の割合は０．３５〜０．９０の形態を使用する。上記割合値が０．３５未満の場合、形成されるパターンのサイズがフォトマスクの主パターンサイズと類似するか、より大きいことがあるので、微細パターン製作が困難なことがあり、０．９０を超過する場合はパターン自体が形成できないことがあるためである。
【００２１】
本発明の明細書の全般に亘って使われる'両端最長距離'とは、辺、隅、周りを含んだ図形の形状をなす枠の上の任意の２点を連結した直線距離のうち、最も長い距離をいう。具体的に、上記主パターン及び補助パターンが円形である場合はその直径を意味し、また、上記主パターン及び補助パターンが四角形の場合は、その対角線長さを意味する。
【００２２】
添付の図面を参考にして具体的に説明すれば、次の通りである。
【００２３】
本発明の好ましい一実施形態を表した次の図１は、主パターン及び補助パターンが全て円形のフォトマスクであって、直径がＣである主パターンの円形に光が透過する部分に直径がａである円形の補助パターンを挿入するようになれば、Ｃ及びａのサイズを変化させることによって光の干渉を調節して光の強さ分布を変更することができる。また、上記主パターンの両端最長距離（Ｃ）に対する上記補助パターンの両端最長距離（ａ）の割合（ａ／ｃ）は０．３５〜０．９０の条件を満たすことは勿論である。また、ｂは上記主パターンの両端最長距離（ｃ）から補助パターンの両端最長距離（ａ）を引いた値である。
【００２４】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、次の図２〜図４のように多様に応用できる。
【００２５】
次の図２〜図４でも、Ｃは主パターンの両端最長距離である直径または対角線長さを表し、ａは補助パターンの両端最長距離である直径または対角線長さを意味し、ｂは上記主パターンの両端最長距離（ｃ）から補助パターンの両端最長距離（ａ）を引いた値である。
【００２６】
次の図２〜図４のどの場合でも、主パターンの両端最長距離である直径または対角線長さに対する補助パターンの両端最長距離である直径または対角線長さの割合（即ち、ａ／ｃ）は０．３５〜０．９０であることが好ましい。ａ／ｃの値が０．３５未満の場合に形成されるパターンのサイズがＣと類似するか、より大きいことがあるので、本発明を通じて具現しようとする微細パターン製作の効果が不充分であることがあり、ａ／ｃの値が０．９０を超過する場合、パターン自体が形成できないことがある。
【００２７】
一方、本発明は上記フォトマスクを用いた液晶表示素子用カラーフィルタの微細パターンの製造方法を提供することにも特徴がある。
【００２８】
微細パターン製造は、本発明に従う特殊な形態のフォトマスクを用いて当該技術分野で通常的に経る工程を経てパターンを製造すればよい。具体的に、ネガティブ型感光性溶液をガラスの上にスピンコーティング及び伝熱処理して厚さが均等なフィルムを形成し、上記フィルムを本発明に従うフォトマスクを用いて露光させた後、アルカリ水溶液で現像し、脱イオン水で洗浄する段階を経る。
【００２９】
上記フォトマスク製造工程に使われるネガティブ型感光性溶液は、通常のフォトマスク製造時に使われるネガティブ型感光性溶液組成を使用することができ、その組成が特別に限定されるのではない。
【００３０】
また、コーティング、伝熱処理、露光条件、アルカリ現像液なども通常のフォトマスク製造時に使われる基準に準じて処理できる程度であり、特別に限定されるのではない。
【００３１】
以上、説明した本発明に従うフォトマスクを以下の実施形態により一層詳細に説明すれば、次の通りである。本発明の実施形態は、当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施形態は種々の他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が下記の実施形態に限定されるのではない。むしろ、これら実施形態は本開示をより充実で、かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
【００３２】
［実施形態１−１］
Ｃ＝１８micron、ａ＝３micronである図１に図示されるフォトマスクを使用して、次のようなプロセスを経てパターンを製作した。
【００３３】
まず、ネガティブ型感光性溶液（ＬＧ化学感光材製品、ＬＧＳＰ Ａ ｓｅｒｉｅｓ）をガラス基板の上にスピンコーティングした後、１００℃で２分間伝熱処理して、厚さが４ミクロンである均等なフィルムを形成した。次に、上記フォトマスクを用いて上記フィルムを高圧水銀ランプの下で３秒間露光させた後、パターンをｐＨが約１１．５であるＫＯＨアルカリ水溶液で現像し、脱イオン水で洗浄した後、基板の上に形成されたパターンを観察した。パターンのサイズは光学顕微鏡を用いて測定した後、フォトマスクパターンの外径Ｃと比較した。
【００３４】
［実施形態１−２］
Ｃ＝１８micron、ａ＝６micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００３５】
［実施形態１−３］
Ｃ＝１８micron、ａ＝９micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００３６】
［実施形態１−４］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１２micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００３７】
［実施形態１−５］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１５micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００３８】
［実施形態１−６］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１６micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００３９】
［実施形態１−７］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１７micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４０】
［実施形態２−１］
Ｃ＝１８micron、ａ＝３micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４１】
［実施形態２−２］
Ｃ＝１８micron、ａ＝６micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４２】
［実施形態２−３］
Ｃ＝１８micron、ａ＝９micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４３】
［実施形態２−４］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１２micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４４】
［実施形態２−５］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１５micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４５】
［実施形態２−６］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１６micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４６】
［実施形態２−７］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１７micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４７】
［実施形態３−１］
Ｃ＝１８micron、ａ＝３micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４８】
［実施形態３−２］
Ｃ＝１８micron、ａ＝６micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００４９】
［実施形態３−３］
Ｃ＝１８micron、ａ＝９micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５０】
［実施形態３−４］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１２micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５１】
［実施形態３−５］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１５micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５２】
［実施形態３−６］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１６micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５３】
［実施形態３−７］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１７micronである図３に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５４】
［実施形態４−１］
Ｃ＝１８micron、ａ＝３micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５５】
［実施形態４−２］
Ｃ＝１８micron、ａ＝６micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５６】
［実施形態４−３］
Ｃ＝１８micron、ａ＝９micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５７】
［実施形態４−４］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１２micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５８】
［実施形態４−５］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１５micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００５９】
［実施形態４−６］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１６micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００６０】
［実施形態４−７］
Ｃ＝１８micron、ａ＝１７micronである図４に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００６１】
［比較例１］
Ｃ＝１８micron、ａ＝０micronである図１に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００６２】
［比較例２］
Ｃ＝１８micron、ａ＝０micronである図２に図示されるフォトマスクを使用したことを除いては、［実施形態１−１］と同一である。
【００６３】
［実験例］
上記実施形態と比較例に従うフォトマスクを用いて微細パターンを形成したし、各パターンサイズを測定して次の＜表１＞に整理した。各パターンのサイズは少数点以下第３位で四捨五入した値である。
【００６４】
【表１】
0005517909.tif 000002
【００６５】
上記＜表１＞に表れた結果のように、比較例のフォトマスクを使用して製造された微細パターンを含む場合、製作されたスペーサのサイズはフォトマスクサイズより大きいか、類似の値を表すことが分かる。
【００６６】
しかしながら、本発明の実施形態のように主パターンの内部に追加に補助パターンを含むフォトマスクを使用して製造された微細パターンを含む場合、製作されたスペーサのサイズは全て比較例より小さなサイズを有し、殆ど５micronまでパターンサイズを減少させることができた。
【００６７】
実施形態のように、本発明で提示した技術を用いる場合には、比較的大きいサイズのフォトマスクパターンを利用しながらも微細パターンを製造できるようになる。即ち、フォトマスクの内に非常に小さなパターンを製造する難しい工程の難しさを克服しながらも、より従来の発明に比べて同一な効果以上の結果を得ることができる。
【００６８】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであって、本発明の保護範囲は特許請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
0005517909.tif 000003
【図２】
0005517909.tif 000004
【図３】
0005517909.tif 000005
【図４】
0005517909.tif 000006