(57)【要約】  マルチレンズの接続部（Ｊ１〜Ｊ４）によるスキャン露光により転写されるフォトマスクのパターンの線幅と、マルチレンズの非接続部（Ｌ１〜Ｌ３）によるスキャン露光により転写されるフォトマスクのパターンの線幅との、少なくとも一方は設計線幅に対して補正された線幅であり、補正された線幅は、スキャン方向と、スキャン方向と直交する方向との、少なくとも一方向に段階的に変化する線幅であり、段階的に変化する線幅は、乱数に基づく補正成分（Ｒ）を含み、乱数は、正弦波を周波数変調した波形か、若しくはホワイトノイズに基づくフォトマスクとする。
2019138940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチレンズからなる投影レンズを備えたスキャン方式の投影露光に用いるフォトマスクであって、  前記マルチレンズの接続部によるスキャン露光により転写される前記フォトマスクのパターンの線幅と、前記マルチレンズの非接続部によるスキャン露光により転写される前記フォトマスクのパターンの線幅との、少なくとも一方は設計線幅に対して補正された線幅であり、  前記補正された線幅は、スキャン方向と、前記スキャン方向と直交する方向との、少なくとも一方向に段階的に変化する線幅であり、  前記段階的に変化する線幅は、乱数に基づく補正成分を含むフォトマスク。
【請求項２】
前記マルチレンズの接続部によるスキャン露光により転写される領域と、前記マルチレンズの非接続部によるスキャン露光により転写される領域との、少なくとも一方は複数に分割された小領域となっており、  前記乱数に基づく補正成分は、前記複数に分割された小領域の各々に対する乱数に基づく補正成分である請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記乱数は、正弦波を周波数変調した波形に基づき生成する請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記乱数は、正弦波を周波数変調した波形に基づき生成する請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記乱数は、ホワイトノイズに基づき生成する請求項１または２に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記乱数は、ホワイトノイズに基づき生成する請求項２に記載のフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マルチレンズからなる投影レンズを備えたスキャン方式の投影露光に用いるフォトマスクに関する。本願は、２０１８年１月１０日に、日本国に出願された特願２０１８−００１９３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】  近年、大型カラーテレビ、ノートパソコン、携帯用電子機器の増加に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイパネルの需要の増加がめざましい。カラー液晶ディスプレイパネルに用いられるカラーフィルタ基板は、ガラス基板等からなる透明基板上に、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ等からなる着色画素、ブラックマトリックス、およびスペーサ等が、フォトマスクを用いたパターン露光、現像等のパターニング処理を行うフォトリソグラフィプロセスを経て形成される。【０００３】  最近では、カラー液晶ディスプレイパネル自体の大型化が要請されるとともに、生産効率の向上も求められている。このため、カラー液晶ディスプレイパネルに用いられるカラーフィルタ基板に関しては、例えば、マザーガラスのサイズを大型化してディスプレイパネル用のパターンを数多く含む、多面付けされた大型のカラーフィルタ基板を効率良く製造することが特に重要である。【０００４】  この他、カラー液晶ディスプレイパネルでは、表示デバイスを形成したアレイ基板（シリコン基板）上に、着色画素、ブラックマトリックス、平坦化層、スペーサ等の構成要素を形成した反射型カラー液晶表示装置も提案されている。【０００５】  これらのカラー液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造においては、従来、高い生産性を得るために一括露光タイプのフォトマスクを用いて一括露光処理方式を採用することが多かった。しかし、基板サイズの一層の大型化に伴うフォトマスクの大型化が進むと、一括露光タイプのフォトマスクの製造技術上の困難が増すとともに高価になり、一括露光処理方式の問題点が大きくなってきた。このため、安価で製造の容易な小サイズのフォトマスクを用いてレジスト（感光性樹脂液）を基板上に塗布し、基板上をスキャンしながら露光する方式（スキャン露光方式）の開発が進んでいる。【０００６】  一方、デジタルカメラ等に内蔵される固体撮像素子は、直径が３０ｃｍ程度のシリコンウェハ基板の表面に複数のイメージセンサを面付け配置し、イメージセンサを構成する多数の光電変換素子（ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ）や配線をウェハプロセスにて形成する。そしてカラー画像を撮像可能とするため、前記光電変換素子上に色分解用の着色画素とマイクロレンズからなるＯＣＦ（Ｏｎ  Ｃｈｉｐ  Ｆｉｌｔｅｒ）層をフォトリソグラフィプロセスにより形成した後、ダイシング工程にて断裁しチップ（個片）状の固体撮像素子とするが、前記のスキャン露光方式を、ＯＣＦ層を形成するためのフォトリソグラフィプロセスにも利用するべく開発が進んでいる。【０００７】  図１３は、従来のスキャン露光方式の投影露光装置の構成を示す概念図である（例えば、特許文献１）。従来の投影露光装置では、フォトマスク２００の上部に設置された光源ユニット（図示せず）から出射した露光光１１０をフォトマスク２００に照射し、パターニングされたフォトマスク２００を介して基板４００上に塗布されたレジストを感光することにより、ブラックマトリックスや着色画素やスペーサ、マイクロレンズのパターンを形成する。投影レンズ３００は、千鳥配列された複数の柱状レンズからなるマルチレンズで構成されており、投影レンズ３００の全��の中心はフォトマスク２００のスキャン方向の中心線上に位置する。【０００８】  例えばフォトマスク２００の大きさが基板４００の１／４の大きさで、（Ｘ，Ｙ）方向に（２，２）の４面付けスキャン露光を行う場合、まずフォトマスク２００の中心は、基板４００の１／４の領域における中心と一致するように移動して初期位置を定める。その後、フォトマスク２００および基板４００は、固定された投影レンズ３００に対してＹ方向に同時にスキャン動作を行い、フォトマスク２００に形成されたパターンを基板４００の１／４の領域のレジストに転写する。この動作を残りの３か所の初期位置に移動して繰返し、基板４００全体のレジストへの転写が行われる。【０００９】  従来の投影露光装置において、投影レンズ３００を透過する光の光路上には各柱状レンズの露光領域を接続するための視野絞りが挿入される。このため、投影レンズ３００の露光領域６００は、図１４の（ａ）に示すように、平面視で台形形状を有し、複数の露光領域６００が千鳥配列されている。隣り合う一対の柱状レンズの接続部付近を図１４の（ｂ）に拡大図示する。隣り合う接続部の露光領域は各柱状レンズの端部では三角形部分が向き合う形状になり、Ｙ方向にスキャンすることで、一対のレンズを透過した光の合計光量が、どの位置においても接続部６００ａを含まない露光領域６００の四角形領域（非接続部）に等しい１００（相対値、図１４の（ｂ）参照）となるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特開平１１−１６０８８７号公報
【００１１】  しかし、現実の転写されたレジストパターン線幅は、光量１００の１回露光で形成した線幅と、２回露光で合計光量１００として形成した線幅には差異が生じる。例えば、ネガレジストで形成する場合、図１４の（ｃ）に示すように、２回露光で形成される線幅は、１回露光で形成される線幅よりも細くなり、接続部の中心位置（光量５０＋５０の２回露光部）で最も細くなる。これは２回露光では１回目の露光の終わりから２回目の露光が始まるまでの間にレジストの反応性が下がり、２回目の露光時まで持続できないことが原因と考えられる。また、この１回露光で形成される線幅と２回露光で形成される線幅との差異は目視では認識できない大きさである。しかし、線幅の差異が周期的に現れるとカラーフィルタ基板上にぼんやりとした濃淡パターン（以下、ムラ）となって見えるので表示装置とした時に欠陥となって見える。この問題への対策として、レジストの高感度化等を行っても、上記問題を解決するには至らない。【００１２】  具体的に、図１５を用いて、従来の露光装置でカラーフィルタ基板用の着色画素を形成した場合について説明する。すなわち、レジストの反応性は、図１５の（ａ）において２対の柱状レンズの接続部６００ａの中心に向かうにつれてＬ１、Ｊ１１、Ｊ１２、・・・と次第に小さくなる。このため、ネガレジストで形成する場合、着色画素のＸ方向線幅は、図１５の（ｂ）に示すＣ１ｋｘ、Ｃ２ｋｘ、・・・Ｃｎｋｘ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）のレジストパターンの順に細くなる。同様に、Ｙ方向線幅はＣｋ１ｙ、Ｃｋ２ｙ、・・・Ｃｋｎｙ（ｋ＝１、２、・・・ｎ）のレジストパターンの順に細くなる。ポジレジストで、ネガレジストの場合の反転マスクで形成する場合は、上述の順に線幅が太くなる。【００１３】  また、図１６に、従来の露光装置でカラーフィルタ基板用のブラックマトリックスを形成する例を示す。すなわち、ネガレジストで形成する場合、図１６の（ｂ）に示すように、ブラックマトリックスのＸ方向線幅ｂｘ１、ｂｘ２・・・ｂｘｎはレジストパターンＢｘ１、Ｂｘ２・・・Ｂｘｎの順に細くなる。同様に、Ｙ方向線幅ｂｙ１、ｂｙ２・・・ｂｙｎはレジストパターンＢｙ１、Ｂｙ２・・・Ｂｙｎの順に細くなる。ポジレジストで、ネガレジストの場合の反転マスクで形成する場合は、上述の順に線幅が太くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、スキャン露光方式の投影露光において、投影レンズの露光領域の接続部に発生する周期的な線幅変動に起因するムラを解消するフォトマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  本発明の第一の態様に係るフォトマスクは、マルチレンズからなる投影レンズを備えたスキャン方式の投影露光に用いるフォトマスクであって、前記マルチレンズの接続部によるスキャン露光により転写される前記フォトマスクのパターンの線幅と、前記マルチレンズの非接続部によるスキャン露光により転写される前記フォトマスクのパターンの線幅との、少なくとも一方は設計線幅に対して補正された線幅であり、前記補正された線幅は、スキャン方向と、前記スキャン方向と直交する方向との、少なくとも一方向に段階的に変化する線幅であり、前記段階的に変化する線幅は、乱数に基づく補正成分を含むことを特徴とする。【００１６】  本発明の第二の態様は、第一の態様に係るフォトマスクにおいて、前記マルチレンズの接続部によるスキャン露光により転写される領域と、前記マルチレンズの非接続部によるスキャン露光により転写される領域との、少なくとも一方は複数に分割された小領域となっており、前記乱数に基づく補正成分は、前記複数に分割された小領域の各々に対する乱数に基づく補正成分であってもよい。【００１７】  本発明の第三の態様は、第一または第二の態様に係るフォトマスクにおいて、前記乱数は、正弦波を周波数変調した波形に基づいていてもよい。【００１８】  本発明の第四の態様は、第一または第二の態様に係るフォトマスクにおいて、前記乱数は、ホワイトノイズに基づいていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】  本発明に係るフォトマスクによれば、スキャン露光において、投影レンズの露光領域の接続部に発生する線幅変動に起因するムラの問題を解消できる。本発明に係るフォトマスクを用いて着色画素やブラックマトリックスやスペーサ、マイクロレンズを製造することにより、カラーフィルタ基板やＯＣＦ層上でムラが視認されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スキャン露光方式の投影露光装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１に示す投影露光装置で投影レンズを透過した光の形状を部分的に示す平面図（ａ）と、（ａ）の部分拡大図（ｂ）と、スキャン露光により形成されるネガレジストパターンの線幅のＸ方向位置による変化を説明するための特性を示す図（ｃ）である。
【図３】図１に示す投影露光装置で着色画素を形成したときの状況を説明する図であり、（ａ）投影レンズを透過した光の形状の部分拡大図および（ｂ）ネガレジスト用フォトマスクの部分拡大図である。
【図４】図１の投影露光装置でブラックマトリックスを形成したときの状況を説明するために使用する図であり、（ａ）投影レンズを透過した光の形状の部分拡大図および（ｂ）ネガレジスト用フォトマスクの部分拡大図である。
【図５】本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、特に測定線幅に基づく補正を説明するための図面である。
【図６】本実施形態に係るフォトマスクでブラックマトリックスを形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、特に測定線幅に基づく補正を説明するための図面である。
【図７】本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターンを分割して線幅を補正する方法のうち、特に測定線幅に基づく補正を説明するための図面である。
【図８】Ｘ方向、Ｙ方向に分割された着色画素の例を示す平面図である。
【図９】本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、乱数に基づく補正の第１態様を説明するための図面である。
【図１０】本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、乱数に基づく補正の第２態様であり、第１態様でさらに転写領域を小領域に分割して行う乱数に基づく補正を説明するための図面である。
【図１１】本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち乱数に基づく補正の第３態様を説明するための図面である。
【図１２】本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち乱数に基づく補正の第４態様を説明するための図面である。
【図１３】従来のスキャン露光方式の投影露光装置の構成を示す概念図である。
【図１４】図１３の投影露光装置で投影レンズを透過した光の形状を部分的に示す平面図（ａ）と、（ａ）の部分拡大図（ｂ）と、スキャン露光により形成されるネガレジストパターンの線幅のＸ方向位置による変化を説明するための特性を示す図（ｃ）である。
【図１５】図１３の投影露光装置で着色画素を形成したときの状況を説明するための図であり、投影レンズを透過した光の形状（ａ）とネガレジスト用フォトマスク（ｂ）とを示す部分拡大図である。
【図１６】図１３の投影露光装置でブラックマトリックスを形成したときの状況を説明するための図であり、投影レンズを透過した光の形状（ａ）とネガレジスト用フォトマスク（ｂ）とを示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、本発明に係るフォトマスクの実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。
【００２２】  以下、特に明記しない限り、ネガレジストで着色画素、及びブラックマトリックスを形成する場合について説明する。ネガレジストで形成する場合とポジレジストで形成する場合の違いは、フォトマスクの開口部（光透過部）と遮光部の反転と、マスクパターン線幅を補正する方向、すなわち、ネガレジストでは線幅を太く補正し、ポジレジストでは線幅を細く補正する、のみである。
【００２３】  図１は、スキャン露光方式の投影露光装置の構成を示す概念図である。投影露光装置では、フォトマスク２の上部に設置された光源ユニット（図示せず）から出射した露光光１をフォトマスク２に照射し、パターニングされたフォトマスク２を介して基板４上に塗布されたレジストを感光することにより、ブラックマトリックスや着色画素やスペーサ、マイクロレンズのパターンを形成する。投影レンズ３は、千鳥配列された複数の柱状レンズからなるマルチレンズで構成されており、投影レンズ３の全体の中心はフォトマスク２のスキャン方向の中心線上に位置する。
【００２４】  例えばフォトマスク２の大きさが基板４の１／４の大きさで、（Ｘ，Ｙ）方向に（２，２）の４面付けスキャン露光を行う場合、まずフォトマスク２の中心は、基板４の１／４の領域における中心と一致するように移動して初期位置を定める。その後、フォトマスク２および基板４は、固定された投影レンズ３に対してＹ方向に同時にスキャン動作を行い、フォトマスク２に形成されたパターンを基板４の１／４の領域のレジストに転写する。この動作を残りの３か所の初期位置に移動して繰返し、基板４全体のレジストへの転写が行われる。
【００２５】  投影露光装置において、投影レンズ３を透過する光の光路上には各柱状レンズの露光領域を接続するための視野絞りが挿入される。このため、投影レンズ３の露光領域６は、図２の（ａ）に平面視で部分的に示すように、台形状を有し、複数の露光領域６００が千鳥配列されている。隣り合う一対の柱状レンズの接続部付近の露光領域を図２の（ｂ）に拡大図示する。隣り合う接続部の露光領域は各柱状レンズの端部では三角形部分が向き合う形状になり、Ｙ方向にスキャンすることで、一対のレンズを透過した光の合計光量が、どの位置においても接続部６ａを含まない露光領域６の四角形領域（非接続部）に等しい１００（相対値）となるように構成されている。
【００２６】  図５は、本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、特に測定線幅に基づくマスクパターン線幅の補正を説明するための図面である。図５の（ａ）は、投影レンズを透過した光による露光領域６と遮光領域７の平面視形状を示している。レジストの反応性は２対の柱状レンズの接続部の中心に向かうにつれてＬ１、J１１、J１２、・・・と次第に低下する。
【００２７】  図５の（ｂ）は、着色画素パターンを有する本実施形態に係るフォトマスク８ａの平面図である。図３の（ｂ）に示すように、着色画素パターンを有するフォトマスクは、Ｘ方向およびＹ方向に複数のパターン配列が並んでいるが、図５の（ｂ）では、説明の簡略化のため複数のパターン配列のうち、Ｘ方向に並んだ開口パターンＣ１ｎ、Ｃ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎのみを表わしている。Ｃ１ｎ、Ｃ２ｎ、・・・、Ｃｎｎはいずれも開口パターンであり、開口パターンＣ１ｎでは既述のように相対光量１００の１回露光で露光されるが、開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎの順に透過光によるレジストの反応性が低下し、Ｘ方向及びＹ方向の線幅が細くなる。
【００２８】  そこで本実施形態に係るフォトマスクでは、開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎの線幅（開口パターン幅）を次第に大きく補正して作製し、上述した線幅細りの問題を改善する。本実施形態に係るフォトマスクを使用する露光装置では、投影レンズ３の中心はフォトマスク２のスキャン方向の中心線上にある。その結果、レンズの接続部に起因する露光領域の線幅変動が発生するフォトマスク上の位置が定まり、線幅細りの問題の改善に有効である。
【００２９】  具体的には、設計線幅に対して補正係数Ｋを乗じた値を開口パターンＣ２ｎ以降の線幅に設定する。より具体的には、まず予め測定した特性曲線Ａ（図２の（ｃ）参照）を平滑化した曲線を作成し、縦軸は設計線幅をＣ２ｎ以降の平滑化した曲線から求めた測定線幅で割った値として、図５の（ｃ）のような補正曲線Ｂを作成する。
【００３０】  次に、開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、ＣｎｎのＸ方向の両辺の位置から補正曲線Ｂに垂線を下ろし、補正曲線Ｂとの２つの交点（例えば、Ｃ３ｎについては交点δ３１と交点δ３２）を求め、２交点における平均値を開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎの補正係数Ｋとする（図５の（ｄ）参照）。例えば開口パターンＣ３ｎについては交点δ３ａである。補正曲線Ｂの変化は小領域では直線的なため、ほぼ交点δ３１と交点δ３２との中間値となる。従って、開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎの補正係数Ｋは設計線幅を基準（１．０）とする測定線幅の逆数となり、補正されたフォトマスクの開口パターンの線幅はスキャン方向と直交する方向にパターンごとに段階的に変化する線幅となる。
【００３１】  非接続部の開口パターンＣ１ｎについては、ほぼ設計線幅に近い線幅が得られるため、補正係数Ｋは１．０（補正なし）としてもよい。しかし、設計線幅に近い線幅が得られない場合は、上述した接続部の場合と同様の手順により、１．０以外の補正係数Ｋを使用してもよい。以上により、本実施形態に係るフォトマスクを用いてスキャン露光を行うと、非接続部の線幅が接続部の線幅の変動に近くなるので、露光後の着色画素の線幅変動が少なくなる。
【００３２】  図５の補正曲線Ｂは図示の都合上、開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、ＣｎｎのＸ方向の線幅Ｃ２ｎｘ、Ｃ３ｎｘ、・・・、Ｃｎｎｘの補正についての補正曲線であるが、スキャン方向であるＹ方向の線幅Ｃ２ｎｙ、Ｃ３ｎｙ、・・・、Ｃｎｎｙの補正に対しても有効である。何故なら、各画素でのレジスト反応性の比はＸ方向、Ｙ方向ともに同じであるため、Ｙ方向の線幅Ｃ１ｎｙ、Ｃ２ｎｙ、Ｃ３ｎｙ、・・・、Ｃｎｎｙのレジストパターン線幅を測定すれば図２の（ｃ）の特性曲線Ａと相似形になる。従って、補正曲線ＢはＸ方向の線幅に対する曲線と同じになり、各画素のＹ方向の補正係数Ｋの値は、開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、ＣｎｎのＹ方向の位置にのみ依存する。このようにして、本実施形態に係るフォトマスクでは、補正された線幅はスキャン方向に画素ごとに段階的に変化する線幅となり、スキャン方向にも露光後の着色画素の線幅変動が少なくなる。
【００３３】  以上、着色画素を形成するための本実施形態に係るフォトマスクについて説明したが、図４の（ｂ）に示すブラックマトリックスを形成するためのフォトマスクについても同様である。図６は、本実施形態に係るフォトマスクでブラックマトリックスを形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、特に測定線幅に基づく補正を説明するための図面である。着色画素の場合との違いは、着色画素の場合は個々の画素についてＸ方向、Ｙ方向の線幅補正を行うが、ブラックマトリックスの場合は、Ｘ方向に並んだレジストパターンＢｘ２、Ｂｘ３、・・・ＢｘｎについてはＸ方向の線幅ｂｘ２、ｂｘ３、・・・ｂｘｎについて補正を行い、Ｙ方向に並んだＢｙ２、Ｂｙ３、・・・ＢｙｎについてはＹ方向の線幅ｂｙ２、ｂｙ３、・・・ｂｙｎについて補正を行えばよいということである。
【００３４】  Ｘ方向のレジストパターンＢｘ２、Ｂｘ３、・・・Ｂｘｎの場合、両辺の位置から補正曲線Ｂに垂線を下ろし、補正曲線Ｂとの２つの交点（例えば、レジストパターンＢｘ３については交点δ３１と交点δ３２）を求め、２交点における平均値（Ｂｘ３については交点δ３ａ）をレジストパターンＢｘ２、Ｂｘ３、・・・Ｂｘｎの補正係数Ｋとする（図６の（ｄ）参照）。以上により、レジストパターンＢｘ２、Ｂｘ３、・・・Ｂｘｎの補正係数Ｋは設計線幅／測定線幅、すなわち設計線幅を測定線幅で除した値となる。この結果、本実施形態に係るフォトマスクを用いてスキャン露光を行うと、露光後のブラックマトリックスの線幅が揃う。Ｙ方向のレジストパターンＢｙ１、Ｂｙ２、・・・Ｂｙｎについても同様である。
【００３５】  以上の本実施形態に係るフォトマスクにおける線幅の補正方法では、マスクパターンを分割して補正を行ってもよい。図７は、本発明のフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターンを分割して線幅を補正する方法を説明するための図面である。ここでは、図５の（ｂ）におけるＣ３ｎ画素をＸ方向に分割する場合を代表的に示している。このように、ｎ個の部分に分割して、それぞれの領域について補正曲線により、図５の場合と同様に補正係数δ３ａ１、δ３ａ２、・・・δ３ａｎを求める。これにより、補正による線幅の段階的な変化が図５の場合よりも小刻みになって曲線に近くなり、接続部に起因する線幅変動に対する対策がより実際に即したものとなる。この結果、上述した線幅変動の問題がさらに改善する。
【００３６】  上述した開口パターンを分割して補正を行う方法は、同様の方法により着色画素のＹ方向、及びブラックマトリックスのＸ方向、Ｙ方向に対しても行うことができ、線幅変動の改善に有効である。尚、通常ブラックマトリックスの寸法は、幅方向には着色画素の線幅よりも小さく、長さ方法には着色画素の線幅よりも大きい。そのため、幅方向の分割数については着色画素よりも少なく、長さ方向の分割数については多くすることが好ましい。
【００３７】  本実施形態に係るフォトマスクにおいては、以上の線幅補正の導入により投影レンズの露光領域の接続部に発生する線幅変動を改善することができる。しかし、スキャン露光による線幅は、図２の（ｃ）の測定値による特性曲線Ａからも分るように変動が見られる。そのような変動は描画装置固有の描画方式やレジスト特性を含むレジストプロセスに起因するものであり、これが繰り返し形成されるとムラとして視認される。
【００３８】  そこで本実施形態に係るフォトマスクでは、さらに線幅変動の規則性を解消するため、線幅の補正は乱数に基づく補正成分を含む。通常、フォトマスクの作製には電子線描画装置が使われ、原パターンの作成は電子線描画データの作成によって行われる。補正線幅への乱数に基づく補正成分の導入も前記の測定線幅に基づく補正と同様に、描画データの変更によって行うことができる。補正線幅への乱数に基づく補正成分の導入は、日本国特開２０１１−１８７８６９号公報に記載されている方法を参照することができる。
【００３９】  本実施形態に係るフォトマスクにおける補正線幅への乱数に基づく補正成分の導入は、具体的には、上述の測定線幅に基づく補正係数Ｋに、乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒを乗じることによって導入する。日本国特開２０１１−１８７８６９号公報に記載のメッシュ単位としては、本実施形態に係るフォトマスクでは、着色画素の場合、分割のない個々の画素（図３の（ｂ）参照）としてもよく、図７のようにＸ方向に、あるいは図８のようにＸ方向及びＹ方向に分割した後の画素を単位としてもよい。ブラックマトリックスの場合についても同様であるが、特に長さ方向については分割した後の画素をメッシュ単位とすることが有効である。
【００４０】  図９は、本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、乱数に基づく補正の第１実施形態を説明するための図面である。図９において、（ａ）〜（ｄ）は、より多くの投影レンズを含む範囲を図示範囲とし、（ｂ）にレジスト線幅を加えた以外は、図５に示す（ａ）〜（ｄ）と同じである。尚、ここでは開口の数はレンズ接続部、非接続部とも１領域あたり４個の例を示している。
【００４１】  図９の（ｄ）のＫＬ１、ＫＬ２、ＫＬ３は非接続部の各開口に対応する補正係数Ｋの群であるので、図５のＣ１ｎの補正係数と同様に１．０（補正なし）としてもよく、線幅変動がある場合は設計線幅／測定線幅としてもよい。ＫＪ１、ＫＪ２、ＫＪ３、ＫＪ４は接続部の各開口に対応する補正係数Ｋの群であり、図５の開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎの補正係数と同様、設計線幅／測定線幅とする。
【００４２】  図９の（ｅ）のＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３は非接続部の乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒである。図９の（ｅ）のＲＪ１、ＲＪ２、ＲＪ３、ＲＪ４は接続部の乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒである。本実施形態に係るフォトマスクでは、これらのすべて非接続部および接続部に適用する補正係数は乱数を用いた第２の補正係数とする必要はなく、非接続部のＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、若しくは接続部のＲＪ１、ＲＪ２、ＲＪ３、ＲＪ４のいずれか一方を第２の補正係数としてもよい。乱数によって発生させた第２の補正係数を用いない場合は、第２の補正係数を用いない領域の乱数に基づく補正係数Ｒを１．０（補正なし）とすればよい。
【００４３】  設計線幅に補正係数Ｋと補正係数Ｒを乗じた線幅を用いて実際に作製した線幅が、製品としての仕様線幅を越えることがないように、補正係数Ｒの範囲は１．０を含み、１．０近傍の、１．０を中心としてプラスマイナス側に同じ大きさだけの振り幅とすることが望ましい。
【００４４】  第２の補正係数Ｒの導出は、予め設定した関数によって乱数を発生し、発生した乱数を非接続部（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）、若しくは接続部（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４）の少なくともいずれか一方に順次割り振り、割り振られた乱数に基づき、予め乱数と対応させておいた第２の補正係数Ｒ（ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、及び／またはＲＪ１、ＲＪ２、ＲＪ３、ＲＪ４）を決定する。その後、設計線幅に補正係数Ｋと補正係数Ｒを乗じ、各領域のリサイズ後の線幅を決定する。また、プラス側のリサイズまたはマイナス側のリサイズが連続した場合に再度乱数を割り振る処理をはじめ、その他のデータ処理は日本国特開２０１１−１８７８６９号公報による方法と同様に行えばよい。
【００４５】  図１０の（ｅ）は、本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、乱数に基づく補正の第２実施形態である。図１０は、図９に示したマスクパターン線幅の補正でさらに転写領域を分割して行う乱数に基づく補正を説明するための図面である。本実施形態に係るフォトマスクでは、このように非接続部（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）の領域、若しくは接続部（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４）の領域の少なくともいずれか一方を分割し、それぞれ分割後の小領域に対して乱数に基づく補正成分を導入し、非接続部の小領域に対し第２の補正係数ＲＬ１１・・・ＲＬ１ｎ、・・・、及び／または接続部の小領域に対し第２の補正係数ＲＪ１１・・・ＲＪ１ｎ、・・・を使用する。これにより、乱数に基づく補正の範囲が広がるので線幅の周期的な変化がより少なくなるので、ムラ発生のリスクがさらに緩和される。
【００４６】  図１１は、本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、特に（ｅ）乱数に基づく補正の第３実施形態を説明するための図面である。図１１における（ａ）〜（ｄ）までは、より多くの投影レンズを含む範囲を図示範囲とし、図１１の（ｂ）にレジスト線幅を加えた以外は、図５における（ａ）〜（ｄ）と同じである。尚、図１１では開口の数はレンズ接続部、非接続部とも１領域あたり４個を示している。
【００４７】  図１１の（ｄ）に示すＫＬ１、ＫＬ２、ＫＬ３は非接続部の各開口に対応する補正係数Ｋの群であるので、図５のＣ１ｎの補正係数と同様に１．０（補正なし）としてもよく、線幅変動がある場合は設計線幅／測定線幅としてもよい。ＫＪ１、ＫＪ２、ＫＪ３、ＫＪ４は接続部の各開口に対応する補正係数Ｋの群であり、図５の開口パターンＣ２ｎ、Ｃ３ｎ、・・・、Ｃｎｎの補正係数と同様、設計線幅／測定線幅とする。
【００４８】  図１１の（ｅ）に示すＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３は非接続部の各開口に対応する乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒの群である。図１１の（ｅ）に示すＲＪ１、ＲＪ２、ＲＪ３、ＲＪ４は接続部の各開口に対応する乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒの群である。乱数に基づく補正の第３実施形態では、補正係数を導出する乱数を正弦波を周波数変調した波形に基づいて生成する。図１１の（ｅ）に示すＲＦは、正弦波を周波数変調した波形の一例である。
【００４９】  一般に、搬送波Ｖｃを（１）式、搬送波を変調する変調波Ｖｓを（２）式の、いずれも正弦波とすると、時間を横軸とした被変調波Ｖｍは、以下のような（３）式で表わされる。            Ｖｃ＝Ｖｃｍ・Ｃｏｓ（ωｃ・ｔ）  ・・・・（１）            Ｖｓ＝Ｖｓｍ・Ｃｏｓ（ωｓ・ｔ）  ・・・・（２）            Ｖｍ＝Ｖｃｍ・Ｓｉｎ（（ωｃ・ｔ）＋ｍｆ・Ｓｉｎ（ωｓ・ｔ））・・・・（３）          ここで、Ｖｃｍ：搬送波振幅、  ωｃ：搬送波角周波数、ｔ：時間、                  Ｖｓｍ：変調波振幅、  ωｓ：変調波角周波数、                  ｍｆ（＝△ω／ωｓ）：変調指数、  △ω：角周波数偏移尚、△ωは搬送波周波数の、周波数変調による変化の幅を意味している。
【００５０】  今、正弦波を周波数変調した波形が、空間を横軸としたＲＦであるとき、図１１の（ｄ）に示す補正係数Ｋを求めるときと同様に、各開口の両辺の位置から周波数変調した波形ＲＦに垂線を下ろし、波形ＲＦとの２つの交点を求め、２交点における平均値を、該開口に対応する第２の補正係数Ｒとする（図１１の（ｅ）参照）。
【００５１】  設計線幅に補正係数Ｋと補正係数Ｒを乗じた線幅を用いて実際に作製した線幅が、製品としての仕様線幅を越えることがないように、補正係数Ｒの範囲（図１１の（ｅ）における１．０−Ｖｃｍ〜１．０＋Ｖｃｍ）は、１．０を中心とし、１．０近傍で、プラスマイナス側に同じ大きさだけの範囲とすることが望ましい。
【００５２】  （３）式から分かるように、被変調波Ｖｍは周期性を有するが、ωｃ：搬送波角周波数、ωｓ：変調波角周波数、△ω：角周波数偏移は任意に設定できるので、周波数変調した波形はデータ処理により任意に作成することができる。最終製品の仕様線幅、描画装置の特性、レジスト種を含むレジストプロセスに応じて、周期的なムラが生じないようにωｃ、ωｓ、△ωを好適に選択し、周波数変調した波形を決定すればよい。
【００５３】  図１２は、本実施形態に係るフォトマスクで着色画素を形成するためのマスクパターン線幅を補正する方法のうち、特に乱数に基づく補正の第４実施形態を説明するための図面である。図１２における（ａ）〜（ｄ）は、図１１における（ａ）〜（ｄ）と同じであるので、説明を省略する。
【００５４】  図１２の（ｅ）に示すＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３は非接続部の、ＲＪ１、ＲＪ２、ＲＪ３、ＲＪ４は接続部の、各開口に対応する、いずれも乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒの群である。乱数に基づく補正の第４実施形態では、乱数を、ホワイトノイズに基づいて生成する。図１２の（ｅ）に示すＲＷは、ホワイトノイズに基づく波形の一例である。
【００５５】  ホワイトノイズは電子回路中のトランジスタ、ダイオード等の能動素子や、抵抗、コンデンサ等の受動素子から発生し、広範囲の周波数を含み、ある特定の数値内の振幅でランダムに変動し、全体の平均と分散はゼロとなるような、非常に不規則なノイズであり、特定の周期性をもたない。
【００５６】  今、ホワイトノイズに基づく波形がＲＷであるとき、図１２の（ｄ）に示す補正係数Ｋを求めるときと同様に、各開口の両辺の位置からホワイトノイズに基づく波形ＲＷに垂線を下ろし、波形ＲＷとの２つの交点を求め、２交点における平均値を、該開口に対応する第２の補正係数Ｒとする（図１２の（ｅ）参照）。
【００５７】  設計線幅に補正係数Ｋと補正係数Ｒを乗じた線幅を用いて実際に作製した線幅が、製品としての仕様線幅を越えることがないように、補正係数Ｒの範囲は、１．０を中心とし、１．０近傍で、プラスマイナス側に同じ大きさの範囲（図１２の（ｅ）に示す１．０−Ｗ〜１．０＋Ｗ、Ｗは波形ＲＷの最大振幅）とすることが望ましい。
【００５８】  ホワイトノイズは特定の周期性をもたないが、波形ＲＷが振動する平均的な周期は、開口との位置関係を考慮し、適切に選択する必要がある。平均的な周期を変えた波形ＲＷは、ホワイトノイズをアナログ・ディジタル変換しデータ処理することにより任意に作成することができる。最終製品の仕様線幅、描画装置の特性、レジスト種を含むレジストプロセスに応じて、周期的なムラが生じないように平均的な周期を好適に選択し、波形ＲＷを決定すればよい。
【００５９】  図１１、及び図１２では、第１実施形態で用いる乱数に、それぞれ正弦波を周波数変調した波形に基づく乱数、及びホワイトノイズに基づく乱数を適用する場合について説明したが、転写領域を小領域に分割して補正を行う、第２実施形態で用いる乱数に適用してもよい。
【００６０】  以上の乱数に基づく補正を接続部と非接続部のいずれか一方、あるいは両方のいずれで行うかは、最終製品の仕様線幅、描画装置の特性、レジスト種を含むレジストプロセスに応じて、適宜選択すればよい。適用する対象を少なくする方が描画データボリュームは小さくなり有利である。また、以上の乱数に基づく補正はＸ方向の線幅補正について説明したが、Ｙ方向の補正についても有効であることは、測定線幅に基づく補正の場合と同様である。
【００６１】  以上のように本実施形態に係るフォトマスクでは、測定線幅に基づく補正係数Ｋの導入により線幅を段階的に変化させることで投影レンズの露光領域の接続部に起因する線幅変動を改善し、さらに乱数によって発生させた第２の補正係数Ｒを導入することで、描画装置やレジストプロセスに起因する線幅変動を緩和するので、周期性を伴うムラ発生の問題を解消することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】  本発明のフォトマスクを用いることによって、線幅の異常や変動のない着色画素、ブラックマトリックス、スペーサ、マイクロレンズを作製することができる。これにより、カラーフィルタ基板、アレイ基板上のカラーフィルタ層やＯＣＦ層上で問題となっていたムラが視認されることがなくなる。従って、本発明に係るフォトマスクは高い表示品質が求められるカラー液晶ディスプレイパネルやそれを用いた高精細液晶表示装置、及び固体撮像素子用のカラーフィルタやマイクロレンズの製造に対して好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６３】１・・・・露光光２・・・・フォトマスク３・・・・投影レンズ４・・・・基板５・・・・ステージ６・・・・露光領域６ａ・・・接続部７・・・・遮光領域８・・・・着色画素パターンを有するフォトマスク８ａ、８ｂ・・・着色画素パターンを有するフォトマスクの一部９・・・・ブラックマトリックスパターンを有するフォトマスク９ａ・・・ブラックマトリックスパターンを有するフォトマスクの一部Ａ・・・・測定値による特性曲線Ｂ・・・・補正曲線Ｓ１・・・非接続部を含むスキャン領域Ｓ２・・・接続部を含むスキャン領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・・・・非接続部Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４・・・接続部Ｃ３ｎ・・・１個の着色画素パターンＲＦ・・・・正弦波を周波数変調した波形ＲＷ・・・・ホワイトノイズに基づく波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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