(57)【要約】【課題】  繋ぎむらが抑制されて画像品質を良好にできるフォトレジスト画素電極パターンの形成方法を提供する。【解決手段】  基板５０上にフォトレジストを形成する工程と、複数の画素電極対応領域が配列されてなる本パターン１４と本パターンの外側に形成されたダミーパターン１６，１８，２０，２２とを有するフォトマスク１０を、基板に対して一定方向に相対移動させつつ繰り返し露光光５６を照射して露光を行なう露光工程と、フォトレジストを現像してフォトレジスト画素電極パターン５４Ａを形成する現像工程と、からなるフォトレジスト画素電極パターンの形成方法において、現像工程の終了後、相対移動させた際に隣接するフォトレジストダミーパターン５４Ｂ間の幅のずれ量を顕微鏡により測定する測定工程と、ずれ量が公差内である場合には次工程に進み、ずれ量が公差以上である場合には、露光工程における露光条件にフィードバックして前記ずれ量が公差以内になるようにするフィードバック工程とを有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にフォトレジストを形成する工程と、
複数の画素電極対応領域がマトリクス状に配列されてなる本パターンと前記本パターンの外側に形成された所定の幅を有するダミーパターンとを有するフォトマスクを、前記本パターンの大きさに実質的に相当する距離だけ前記基板に対して一定方向に相対移動させつつ所定の露光条件で繰り返し露光光を照射して前記フォトレジストの露光を行なう露光工程と、
前記露光されたフォトレジストを現像することにより前記フォトレジストをパターン化してフォトレジスト画素電極パターンを形成する現像工程と、
からなるフォトレジスト画素電極パターンの形成方法において、
前記現像工程の終了後、前記相対移動させた際に隣接するフォトレジストダミーパターン間の幅のずれ量を顕微鏡により測定する測定工程と、
前記ずれ量が公差内である場合には次工程に進み、前記ずれ量が公差以上である場合には、前記露光工程における露光条件にフィードバックして前記ずれ量が公差以内になるようにするフィードバック工程と、を有することを特徴とするフォトレジスト画素電極パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の画素電極を形成するためにシリコン基板やガラス基板等の表面にフォトレジスト画素電極パターンを形成する方法に係り、特に、露光光を適切に照射するようにしたフォトレジスト画素電極パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置や撮像装置等の画像に関する電子装置にあっては、表示や撮像に関する多数の矩形状の画素電極を、半導体基板やガラス基板等の表面に縦横にマトリクス状に配列してなる電子素子を有している。この種の電子素子の画素電極を形成するには、まずアルミ膜等が表面に形成されている基板上にフォトレジストを均一に塗布し、このフォトレジストに、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して露光装置からの露光光を照射してこのフォトレジストを露光することによりフォトマスクのパターンを転写する。そして、このフォトレジストを現像することによりフォトレジスト画素電極パターンを形成する。
【０００３】
次に、このフォトレジスト画素電極パターンをマスクとしてこの基板表面をエッチングすることにより表面に露出しているアルミ膜を選択的に除去し、更に残留しているフォトレジスト画素電極パターンをアッシング等により除去することにより基板の表面にマトリクス状に配列された多数の画素電極が形成されることになる。
【０００４】
ところで、画像品質を向上させるため、及び大画面化の要請により、最近は画素密度の向上が更に求められると共に、光反射率を高くするために画素電極間の間隔（スペース）も更に微細化しなければならない。この場合、液晶パネル等の電子装置のサイズが大きくなると、１枚のフォトマスクでは、画素電極全体に対応して収めることが困難になったり、或いは大きなフォトマスクを形成すると非常に高価なものとなる。そこで、この問題を回避して製造コストの削除等を図るために、例えば図５に示すような小さなフォトマスク２を用いて、このフォトマスク２を基板に対して相対移動させつつ露光光をその都度、繰り返し照射（ショット）して、結果的に小さなパターンを連続して繋ぎ合わせて図６に示すような大きな面積のフォトレジスト画素電極パターン４を形成し、大きな面積の露光面に対応するようになっている（特許文献１及び２）。
このような露光方法は、一般的にステップ露光と称される。尚、図６中の一点鎖線は、露光光のある１つのショットと次のショットとのフォトレジスト画素電極パターン４中における繋ぎ線６を示す。また図５において斜線部分は例えば露光光が通過する部分を示す。
【特許文献１】特開２００１−９３８１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１１４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フォトマスクを、基板に対して連続的にステップ状に相対移動させつつその都度、露光光をショット（照射）した場合、露光装置等の性能に起因して露光光の照射が１ショットずつ微妙に異なる場合がある。例えば露光装置のパラメータの１つであるフォーカスが１ショットの間で僅かにずれたり、或いはパラメータの１つであるチルト、すなわちステッパのレンズの結像面と基板上の露光したい面との水平レベルが崩れてこれがいずれかの方向に傾斜（チルト）したりする場合がある。このような場合には、露光の幅が僅かに変化してしまうことから、例えばフォトマスクの繰り返しパターンの繋ぎ部に対応する部分の画素電極において、繋ぎむらが発生してしまって、この繋ぎ部の両側でパターン幅に寸法差が生じ、例えば映像をスクリーン等に投射した時に上記繋ぎむらの部分が視覚上認識されて画質を低下させる、という問題があった。例えば繋ぎ部の両側でパターン寸法差が０．０２μｍ以上あると、映像をスクリーンに投射した際に、繋ぎむらが明瞭に認識されてしまう。
【０００６】
上記問題を解決するために、現像後のフォトレジスト画素電極パターンの各露光光のショット毎のパターン寸法幅を電子顕微鏡で測定してその結果を、露光装置にフィードバックして各種のパラメータを調整することも考えられるが、この場合には、解像力の高いフォトレジスト画素電極パターンに上記電子顕微鏡の電子ビームを照射すると、この電子ビームの照射部分が劣化してしまい、その後のエッチング工程時にパターン崩れを起こしてしまう、という問題がある。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、フォトレジスト画素電極パターンに損傷を与えることなくフォトレジスト画素電極パターン中の繋ぎずれ量や寸法差（画素電極のスペース差に相当）等を測定してこの測定結果を露光工程へフィードバックすることにより、繋ぎずれや寸法差を減少させ、これにより繋ぎむらが抑制されて画像品質を良好にできるフォトレジスト画素電極パターンの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、基板上にフォトレジストを形成する工程と、複数の画素電極対応領域がマトリクス状に配列されてなる本パターンと前記本パターンの外側に形成された所定の幅を有するダミーパターンとを有するフォトマスクを、前記本パターンの大きさに実質的に相当する距離だけ前記基板に対して一定方向に相対移動させつつ所定の露光条件で繰り返し露光光を照射して前記フォトレジストの露光を行なう露光工程と、前記露光されたフォトレジストを現像することにより前記フォトレジストをパターン化してフォトレジスト画素電極パターンを形成する現像工程と、からなるフォトレジスト画素電極パターンの形成方法において、前記現像工程の終了後、前記相対移動させた際に隣接するフォトレジストダミーパターン間の幅のずれ量を顕微鏡により測定する測定工程と、前記ずれ量が公差内である場合には次工程に進み、前記ずれ量が公差以上である場合には、前記露光工程における露光条件にフィードバックして前記ずれ量が公差以内になるようにするフィードバック工程と、を有することを特徴とするフォトレジスト画素電極パターンの形成方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フォトマスクを基板に対して相対的に移動させつつ露光光を照射してフォトレジストを露光する際に、先に形成されたフォトレジスト画素電極パターンに損傷を与えることなくフォトレジスト画素電極パターン中の繋ぎずれ量や寸法差（画素電極のスペース差に相当）等を測定してこの測定結果を露光工程へフィードバックすることにより、繋ぎずれや寸法差を減少させ、これにより繋ぎむらが抑制されて、この結果、画像品質を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明に係るフォトレジスト画素電極パターンの形成方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明方法を実施する際に用いるフォトマスクの一例を示す平面図、図２はフォトマスクを用いて基板上にフォトレジスト画像パターンを形成する本発明のフォトレジスト画素電極パターンの形成方法を説明する工程図、図３は基板上に形成されたフォトレジスト画素電極パターンの一例を示す部分平面図、図４はフォトレジスト画素電極パターンのフォトレジストダミーパターンに発生した繋ぎむらの一例を示す部分拡大図である。
【００１０】
まず、図１を参照して本発明方法の実施に用いるフォトマスクについて説明する。尚、図１中において、斜線部分は露光光を通過させる部分を示す。
まず、このフォトマスク１０の全体は、矩形状に成形された、例えばクロムにより形成されている。このフォトマスク１０の一方の対角線上の両角部には、基板との位置合わせを行うための例えば”十”字状の位置合わせマーク１２が形成されている。そして、このフォトマスク１０の中央部には、実際の画素電極の形成に寄与する本パターン１４が形成され、またこの本パターン１４の領域外であって上記本パターン１４の４つの角部に対応する部分には、本発明の特徴とする、所定の幅を有するダミーパターン１６、１８、２０、２２がそれぞれ形成されている。
【００１１】
上記本パターン１４は、例えば正方形状の画素電極を形成するための複数の画素電極対応領域２４が互いに僅かな間隔（隙間）２６を隔ててマトリクス状に、或いは格子状に配列されている。これにより、上記画素電極対応領域２４は、所定のピッチＰ１で、図中、上下方向及び左右方向に配列されることになる。この場合、画素電極対応領域２４の一辺の長さは例えば１３μｍ程度に設定され、各画素電極対応領域２４間の間隔（スペース）２６の長さＬ１は例えば０．３μｍ程度に設定されている。図示例では、上記画素電極対応領域２４は、縦横がそれぞれ１０列×８列で形成されているが、この数量は特に限定されない。
【００１２】
一方、上記所定の幅を有する上記ダミーパターン１６〜２２は、図１中において上記本パターン１４の上側及び下側にそれぞれ配置されている。図１中の左側の２つのダミーパターン１６、２０は、それぞれ同じパターンになされており、例えば上記本パターン１４の左側端部の一部を切り取った形状と同じ寸法及び形状になされている。すなわち、このダミーパターン１６、２０においては、上記画素電極対応領域２４と同じ大きさのダミー画素電極対応領域２８、３０が上下方向にそれぞれ所定の幅３２、３４だけ離間させて３個ずつ配置されている。また上記各幅３２、３４は、上記ダミー画素電極対応領域２８、３０のそれぞれの左右方向にも形成されている。そして、図１においてこのダミーパターン１６、２０の各左側端辺は、上記本パターン１４の左側端辺と上下方向において一致するようになされており、後述するようにステップ露光した時に隣り合う左右の露光パターンにおいて左右のダミーパターン１６、１８及び２０、２２の対応する部分同士が繋がるようになっている。
【００１３】
また図１中の右側の２つのダミーパターン１８、２２は、それぞれ同じパターンになされており、例えば上記本パターン１４の右側端部の一部を切り取った形状と同じ寸法及び形状になされている。すなわち、このダミーパターン１８、２２においては、上記画素電極対応領域２４と同じ大きさのダミー画素電極対応領域３６、３８が上下方向にそれぞれ所定の幅４０、４２だけ離間させて３個ずつ配置されている。また上記各幅４０、４２は、上記ダミー画素電極対応領域３６、３８のそれぞれの左右方向にも形成されている。そして、図１においてこのダミーパターン１８、２２の各右側端辺は、上記本パターン１４の右側端辺と上下方向において一致するようになされており、後述するようにステップ露光した時に隣り合う左右の露光パターンにおいて左右のダミーパターン１６、１８及び２０、２２の対応する部分同士が繋がるようになっている。
【００１４】
次に、以上のように形成されたフォトマスク１０を用いて行われる本発明方法について、図２も参照して説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、画素電極となるアルミニウム膜等の金属膜５２で表面が覆われた基板５０の表面に、フォトレジスト５４を均一に塗布する。このフォトレジスト５４としては、例えば線幅が０．３μｍ以下でもこれを明瞭に描くことができるような解像力の高いＫｒＦレジストを用いることができる。
【００１５】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ステッパ装置等の露光装置の基板ステージ（図示せず）に基板５を保持し、上記フォトレジスト５４の形成された基板５０に対して、図１に示したフォトマスク１０を介して、露光装置（図示せず）より露光光５６を照射し、上記フォトレジスト５４を露光する。この場合、前述したように、例えば液晶パネルの大きさが大きいことから、最終的に形成すべき露光面よりもフォトマスク１０の大きさはかなり小さいので、フォトマスク１０を基板５０に対して一定の方向に相対移動させつつその都度、露光光５６を照射（ショット）して行き、いわゆるステップ露光を行う。すなわちフォトマスク１０を一定方向に相対移動させつつ繰り返し露光光５６を照射する。この場合、１回の相対移動量は、上記フォトマスク１０の本パターン１４の横方向の長さに実質的に相当する距離だけ移動させる。従って、フォトレジスト５４上において、露光光５６の１回のショットで形成される露光領域と、次の露光光のショットで形成される露光領域とが繋ぎ合わさるようにして順次連結されて行く。この場合、基板５０やフォトマスク１０のサイズにもよるが、通常の液晶パネルの製造では５〜６回程度のショットが行われる。尚、図２（Ｂ）では露光光５６を３回ショットした場合を示している。
【００１６】
このようにして、フォトレジスト５４の全面の露光が終了したならば、図２（Ｃ）に示すように、上記フォトレジスト５４を現像することにより上記フォトマスク１０のパターン、すなわち本パターン１４とダミーパターン１６〜２２の各パターンが転写されて、フォトレジスト画素電極パターン５４Ａとフォトレジストダミーパターン５４Ｂとが形成されている。図３はこの時の現像されたフォトレジストのパターン５４Ａ、５４Ｂを示している。
ここで、図３に示すように、フォトレジスト画素電極パターン５４Ａは、図１中の本パターン１４が連続的に繋がったような形態となり、また、フォトレジストダミーパターン５４Ｂは、図１中のダミーパターン１６、１８同士及び２０、２２同士が繋がったような状態となる。図３中の一点鎖線５８は、ｎ回目の露光光５６のショットにより形成された露光パターンとｎ＋１回目（ｎ：正の整数）の露光光５６のショットにより形成された露光パターンとの繋ぎ目を仮想的に示している。
【００１７】
また図３中において、上側のフォトレジストダミーパターン５４Ｂの左側の略半分１８Ｂは、図１中の右上のダミーパターン１８に対応した部分であり、右側の略半分１６Ｂは図１中の左上のダミーパターン１６に対応した部分である。更に、図３中において、下側のフォトレジストダミーパターン５４Ｂの左側の略半分２２Ｂは、図１中の右下のダミーパターン２２に対応した部分であり、右側の略半分２０Ｂは図１中の左下のダミーパターン２０に対応した部分である。
【００１８】
さて、このようにフォトレジストのパターン５４Ａ、５４Ｂが形成されている状況下において、露光光の各ショット毎において、露光装置のフォーカス、露光量、基板上の露光したい面のレンズ結像面に対するチルト量等の各種パラメータが全く同一であり、且つ、露光装置の移動精度も同一ならば、各フォトレジストのパターン５４Ａ、５４Ｂの各部における寸法は、各ショット毎において同一となる。また同一のショット内においても各部の寸法は同一となる。
しかしながら、実際には、露光装置の精度誤差によって露光光のショット毎にフォーカス、露光量、基板上の露光したい面のレンズ結像面に対するチルト量等に僅かな変動が生じる場合があり、それに起因してレジストのパターン５４Ａ、５４Ｂの幅が変動したり、位置ずれが生じたりする。そこで、本発明では、この位置ずれ等を防止するために、この時の変動量を求めて、この変動量が公差以上である時には露光工程にフィードバックして変動量を補償するようになっている。
【００１９】
具体的には、まず、繋ぎ線５８の部分において繋ぎずれや繋ぎむらが存在しないか否かを検出するために、上記各フォトレジストのパターン５４Ａ、５４Ｂの繋ぎ線５８の部分を例えば光学顕微鏡により視認して繋ぎずれや繋ぎむらの存否を確認する。次に、繋ぎずれや繋ぎむらがある程度存在と確認されたならば、その部分のフォトレジストダミーパターン５４Ｂの幅に関するずれ量を電子顕微鏡により精度良く測定し、その誤差を求める。この場合、フォトレジスト画素電極パターン５４Ａ内の繋ぎずれ等を電子顕微鏡で測定しないのは、電子ビームによってフォトレジスト画素電極パターン５４Ａが劣化してパターン崩れを生ずるからである。尚、光学顕微鏡を用いないで、全てのフォトレジストダミーパターン５４Ｂに対してパターン幅に関するずれ量を測定してもよい。
【００２０】
具体的には、図３に示すように、フォトレジストダミーパターン５４Ｂの左右の各半分１６Ｂ、１８Ｂ及び２０Ｂ、２２Ｂに対して、上下方向及び左右方向のパターンの幅Ｗ１、Ｗ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２の各長さ等をそれぞれ測定して求め、上記幅間に位置ずれがあればその位置ずれ量も求める。ここで、各ショットにおいて適正な露光を行っていれば、上記パターンの各幅Ｗ１〜Ｚ２の長さは測定値に等しくなって全て同じとなる。しかしながら、これらの各幅Ｗ１〜Ｚ２の測定値が設定値よりずれて異なっていたならば、すなわち公差以上ならばこのずれ量を補償して相殺するように、露光工程にフィードバックをかけ、フォーカス調整、露光量の調整、チルトの調整等を行うことになる。
【００２１】
例えば図４は図３中の上側のフォトレジストダミーパターン５４Ｂの繋ぎ線５８の部分を拡大して示しているが、図４（Ａ）に示すように、パターンの各幅Ｗ１、Ｗ２、Ｘ１、Ｘ２の設定値は同一であるが、左右のパターン１８Ｂ、１６Ｂ間で繋ぎずれ量Δｍの繋ぎずれが生じている。この場合、左側半分のパターン１８Ｂが適正な位置であるとすると、次の露光工程では、ｎ＋１回目のショットの時にフォトマスク１０を上記繋ぎずれ量Δｍを相殺するような方向へ僅かに位置ずれさせて露光を行うことになる。尚、フォトマスク１０に位置合わせマーク１２を設けているが、それでも上記のように非常に僅かにフォトマスク１０が位置ずれする場合があるので、上述のように位置調整を行うことになる。
【００２２】
また図４（Ｂ）に示す場合には、左側半分のパターン１８Ｂが適正であるとすると、右側半分のパターン１６Ｂの幅Ｗ１、Ｗ２が大きくなっており、ｎ＋１回目のショットの時に例えばデフォーカス状態になっていることを示している。この場合には、次の露光工程ではｎ＋１回目のショットの時に上記デフォーカス状態を相殺してフォーカス状態となるように対物レンズ等の位置を設定して露光を行う。またこの際、左右のパターンのずれ量Δｎ１、Δｎ２等も測定すれば、デフォーカスと位置ずれとを同時に補償することができる。
【００２３】
更に、露光時に基板５０（図２（Ｂ）参照）上の露光したい面がステッパのレンズの結像面に対して相対的に傾いてチルトがかかっている場合には、１回のショットにおけるパターン中のフォトレジストダミーパターン５４Ｂ中の各部１６Ｂ、１８Ｂ、２０Ｂ、２２Ｂの各幅Ｗ１〜Ｚ２を測定することにより視認することができる。すなわち、チルトがかかって基板５上の露光したい面が、デフォーカス状態になっている部分では、フォトレジストダミーパターン５４Ｂ中の幅の長さが、所定の設定値よりも大きくなっているので、或いは小さくなっているので各幅Ｗ１〜Ｚ２の測定値を比較することにより、ショットのどの方向の対角線を軸として、或いはどの辺を軸としてチルトがかかっているかを認識することができる。従って、次の露光工程ではチルトが生じたショット時に、上記チルト量を補償して解消するように基板ステージ（図示せず）の傾きを補正する。
また上記フォーカスずれ、位置ずれ、チルト補償等を行っても、補償が十分でない時には、露光量を補償してパターン幅を合わせ込むようにしてもよい。
【００２４】
実際には、上記フォーカス誤差、露光量、チルト量等は、複雑にからみ合ってフォトレジストダミーパターン５４Ｂの形状に表れることになる。
尚、上記のように測定工程を終了したならば、次に、上記フォトレジスト画素電極パターン５０Ａをマスクとして基板５０上の金属膜５２をエッチングし、その後、このフォトレジスト画素電極パターン５０Ａをアッシング等により除去することにより、マトリクス状に配列された画素電極を形成することになる。
また測定の結果、許容量以上の繋ぎずれ等が生じていたならば、当該フォトレジストの全パターン５４Ａ、５４Ｂを全て除去し、この基板に対して再度フォトレジストの塗布等を行ってもう一度同じ処理をする。
【００２５】
以上のようにフォトレジストダミーパターン５４Ｂの各幅やパターン内の繋ぎずれ量等を測定して、その誤差を解消するように露光工程へフィードバックさせるようにしたので、フォトレジスト画素電極パターンに繋ぎむらや繋ぎずれが生ずることを抑制できるのみならず、パターンの寸法差が生ずることも抑制でき、結果的に、画素品質を大幅に向上させることができる。
尚、上記実施例において、フォトレジストダミーパターン５４Ｂ中の繋ぎずれ量を測定するためには、フォトレジストダミーパターン５４Ｂの左右の部分１８Ｂ、１６Ｂ及び２２Ｂ、２０Ｂを連結する必要があるが、両者を左右に分離させた状態にしてもよく、この場合にもフォーカス誤差やチルト量による誤差を測定することができる。
【００２６】
また、ここではフォトマスク１０中における各ダミーパターン１６、１８、２０、２２は、本パターン１４の一部と同じ形状になるように設定したが、これを異なるような形状に設定してもよい。また更に、図１中のフォトマスク１０中において斜線部分は露光光が通るように形成したが、これはフォトレジストのネガ、ポジの種類に依存し、逆に、この斜線部分が露光光を遮断するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明方法を実施する際に用いるフォトマスクの一例を示す平面図である。
【図２】フォトマスクを用いて基板上にフォトレジスト画像パターンを形成する本発明のフォトレジスト画素電極パターンの形成方法を説明する工程図である。
【図３】基板上に形成されたフォトレジスト画素電極パターンの一例を示す部分平面図である。
【図４】フォトレジスト画素電極パターンのフォトレジストダミーパターンに発生した繋ぎむらの一例を示す部分拡大図である。
【図５】従来のフォトマスクを示す平面図である。
【図６】図５に示すフォトマスクを用いて形成されたフォトレジスト画素電極パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…フォトマスク、１４…本パターン、１６，１８，２０，２２…ダミーパターン、２４…画素電極対応領域、３２，３４…所定の幅、３６，３８…ダミー画素電極対応領域、５０…基板、５２…金属膜、５４…フォトレジスト、５４Ａ…フォトレジスト画素電極パターン、５４Ｂ…フォトレジストダミーパターン、５６…露光光、５８…繋ぎ線。
【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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