專利名稱：灰色調(diào)掩模及圖案轉(zhuǎn)印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于攝像元件、液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,以 下稱為L(zhǎng)CD)、半導(dǎo)體裝置制造等中的灰色調(diào)掩模(gray tone mask)、使 用該掩模的圖案轉(zhuǎn)印方法，尤其涉及薄膜晶體管液晶顯示裝置的制造中用 于的薄膜晶體管基板(TFT基板)的制造中優(yōu)選采用的灰色調(diào)掩模及圖案 轉(zhuǎn)印方法。
背景技術(shù)：
目前在LCD領(lǐng)域中，薄膜晶體管液晶顯示裝置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,以下稱為TFT—LCD)與CRT(陰極射線管)相比， 由于具有容易薄型化且耗電低的優(yōu)點(diǎn)，故目前商品化正在急速發(fā)展。 TFT-LCD具有排列為矩陣狀的各像素中排列有TFT的結(jié)構(gòu)的TFT基板和 對(duì)應(yīng)各像素排列有紅色、綠色及藍(lán)色像素圖案的濾色器在液晶相的存在下 重合的結(jié)構(gòu)。在TFT-LCD中，制造工序數(shù)多，僅TFT基板就得使用5 —6 枚光掩模來制造。這種狀況下，在"月刊FPD智能(FPD Intelligence)", 1999年5月、p.31-35 (非專利文獻(xiàn)1)中，提出了利用4枚光掩模進(jìn)行 TFT基板的制造的方法。該方法通過采用具有遮光部、透光部與半透光部(灰色調(diào)部)的光掩 模(以下稱為灰色調(diào)掩模)，從而降低所使用的掩模枚數(shù)。在此，所謂半 透光部是指使用掩模向被轉(zhuǎn)印體上轉(zhuǎn)印圖案之際，可以將透過的曝光光 線的透過量降低了規(guī)定量，以控制被轉(zhuǎn)印體上的光致抗蝕劑膜的顯像后的 殘膜量的部分。將在具備這種半透光部的同時(shí)還備有遮光部、透光部的光 掩模稱為灰色調(diào)掩模。圖8及圖9(圖9是圖8的制造工序的延續(xù))中表示采用灰色調(diào)掩模 的TFT基板的制造工序的一例。在玻璃基板l上形成柵電極用金屬膜，通過采用了光掩模的光刻工藝 形成柵電極2。然后，形成柵絕緣膜3、第一半導(dǎo)體膜4 (OC-Si)、第二半
導(dǎo)體膜5 (N+ct-Si)、源漏極用金屬膜6以及正型光致抗蝕劑膜7 (圖8 (l))。接著，利用具有遮光部ll、透光部12和半透光部13的灰色調(diào)掩 模10，通過對(duì)正型光致抗蝕劑膜7進(jìn)行曝光、顯影，從而形成TFT溝道 部及源漏極形成區(qū)域、和覆蓋數(shù)據(jù)線形成區(qū)域且使溝道部形成區(qū)域比源漏 極形成區(qū)域還薄的第一抗蝕劑圖案7a (圖8 (2))。接著，將第一抗蝕劑 圖案7a作為掩模，對(duì)源漏極用金屬膜6及第二、第一半導(dǎo)體膜5、 4進(jìn)行 蝕刻(圖8 (3))。接下來，借助利用氧的灰化(ashing)除去溝道部形成 區(qū)域中薄的抗蝕劑膜，形成第二抗蝕劑圖案7b (圖9 (l))。然后，將第 二抗蝕劑圖案7b作為掩模，蝕刻源漏極用金屬膜6，形成源極/漏極6a、 6b，接著對(duì)第二半導(dǎo)體膜5進(jìn)行蝕刻(圖9 (2))，最后剝離殘存的第二抗 蝕劑圖案7b (圖9 (3))。
作為在此使用的灰色調(diào)掩模，公知以微細(xì)圖案形成半透光部的結(jié)構(gòu)。
例如如圖IO所示，具有與源極/漏極對(duì)應(yīng)的遮光部lla、 lib;透光部12;
與溝道部對(duì)應(yīng)的半透光部(灰色調(diào)部)13，半透光部13是形成了遮光圖 案13a，該遮光圖案13a是由使用灰色調(diào)掩模的LCD用曝光機(jī)的分辨率界 限以下的微細(xì)圖案構(gòu)成的區(qū)域。遮光部lla、 llb與遮光圖案13a通常均由 鉻或鉻化合物等相同材料組成的相同厚度的膜形成。使用灰色調(diào)掩模的 LCD用曝光機(jī)的分辨率界限在大多數(shù)情況下，在步進(jìn)曝光(stepper)方式 的曝光機(jī)中約為3iam，鏡面聚光(mirrorprojection)方式的曝光機(jī)中約為 4pm。因此，例如在圖10中可以使半透光部13中的透過部13b的間隔寬 度小于3(im，將遮光圖案13a的行寬設(shè)為曝光機(jī)的分辨率界限以下，即小 于3|im。
上述的微細(xì)圖案類型的半透光部、即灰色調(diào)部分的設(shè)計(jì)，具體是存 在將遮光部與透光部的中間的具有半色調(diào)(halftone)效果的微細(xì)圖案做 成行與間隔(line and space)類型還是點(diǎn)(網(wǎng)點(diǎn))類型、或者做成其他圖 案的選擇，另外在行與間隔類型的情況下，可以考慮將線寬設(shè)為何種程度、 透過光的部分與被遮光部分的比率為多大、將整體的透過率設(shè)為何種程度 后進(jìn)行設(shè)計(jì)。另一方面，在特開2002-189280號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)l)中，提出將想 要半色調(diào)曝光的部分設(shè)為半透過型的半色調(diào)膜(半透光膜)的方案。通過 擦用該半色調(diào)膜，從而可以減少半色調(diào)部分的曝光量，可以進(jìn)行半色調(diào)曝 光。在采用半色調(diào)膜的情況下，在設(shè)計(jì)中討論整體的透過率需要為何種程 度，在掩模中通過選擇半色調(diào)膜的膜種(原材料)與膜厚，從而能夠生產(chǎn) 掩模。在掩模的制造中進(jìn)行半色調(diào)膜的膜厚控制。在用灰色調(diào)掩模的灰色 調(diào)部形成TFT溝道部的情況下，若為半色調(diào)膜，則可以利用光刻工序容易 地進(jìn)行圖案化，因此存在即使TFT溝道部的形狀為復(fù)雜的圖案形狀也能達(dá) 到目的的優(yōu)點(diǎn)。
將上述半透光部設(shè)為半色調(diào)膜(半透光膜)的上述灰色調(diào)掩模，與上 述微細(xì)圖案類型的灰色調(diào)掩模相比，在形成一定面積以上的半透光部的情 況下是非常有用的。這是因?yàn)樵跒槲⒓?xì)圖案類型的半透光部的情況下， 若其面積增大，則存在圖案數(shù)據(jù)龐大的問題，但在采用半色調(diào)膜的半透光 部中就不會(huì)產(chǎn)生這種問題。
圖11 (a)表示將這種半透光部做成半色調(diào)膜(半透光膜)的灰色調(diào) 掩模的一例。即，灰色調(diào)掩模20包括形成為規(guī)定的圖案狀的遮光部21、 透光部22和半透光部23，如圖ll (b)(沿(a)中的L-L線的剖視圖) 所示，遮光部21構(gòu)成為在透明基板24上具有遮光膜25，透光部22由透 明基板24露出的部分構(gòu)成，另外半透光部23構(gòu)成為在透明基板24上具 有半透光膜26。
然而，近幾年尤其是伴隨TFT溝道部的圖案的微細(xì)化，即使在灰色調(diào) 掩模中也需要更加微細(xì)的圖案，本申請(qǐng)的發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)即使在上述的半 透光部采用半透光膜的灰色調(diào)掩模中，也產(chǎn)生了新的課題。即，如上述的 圖11所示，在為利用半透光膜26形成了被遮光膜25形成的兩個(gè)遮光部 21、 21夾持的寬度A為7pm左右的半透光部23的灰色調(diào)掩模的情況下， 使用該掩模時(shí)的曝光機(jī)中的該半透光部的透過光的光強(qiáng)度分布如圖12所 示。另外，作為曝光機(jī)的曝光光源，例如采用包含g射線(波長(zhǎng)436nm) 或i射線(波長(zhǎng)365nm)的350nm 450nm波長(zhǎng)區(qū)域的光源。根據(jù)該光強(qiáng) 度分布，被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜被曝光，然后經(jīng)過抗蝕劑的顯影工序形成 抗蝕劑圖案。因此，該灰色調(diào)掩模的半透光部中的光強(qiáng)度分布反映在所形成的抗蝕劑圖案的形狀中。此時(shí)，當(dāng)然可以采用以下條件適當(dāng)選擇抗蝕 劑自身的光靈敏度特性或顯影特性等，以充分的精度使上述光強(qiáng)度分布反 映于抗蝕劑圖案中。
在此，作為適用于本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的曝光機(jī)，具有數(shù)值孔徑NA
為0.1—0.07左右的光學(xué)系統(tǒng)。
另一方面，在圖13中示出半透光部23的圖案的形狀進(jìn)一步微細(xì)化、 寬度A例如為3.6pm的情況下的該半透光部的透過光的光強(qiáng)度分布。根據(jù) 圖13可知，光強(qiáng)度分布曲線的形狀與圖12的情況不同，在波峰附近幾乎 沒有平坦部分。 一般，在與遮光部的邊界附近的半透光部中，根據(jù)曝光機(jī) 的分辨率，通過光的衍射而描繪了規(guī)定的傾斜度，但若半透光部的尺寸(寬 度)例如減小為6pm以下，則相對(duì)于曝光光線波長(zhǎng)或曝光機(jī)的分辨率而 言，衍射的影響增大到無法忽略的程度，因此成為圖13所示的幾乎沒有 平坦部分的光強(qiáng)度分布形狀。因此，被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜被曝光、經(jīng)過 顯影工序形成的抗蝕劑圖案中，幾乎沒有平坦部分的正態(tài)分布型的形狀被 轉(zhuǎn)印。這樣，本申請(qǐng)的發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)若采用具有錐狀角度、幾乎沒有平 坦部分的正態(tài)分布型的形狀的抗蝕劑圖案在被轉(zhuǎn)印體進(jìn)行蝕刻，則通過蝕 刻形成的圖案尺寸的變化增大，圖案的尺寸控制變得非常困難，線寬精度 劣化。進(jìn)而，本申請(qǐng)的發(fā)明人們還發(fā)現(xiàn)這種問題在半透光部的寬度為6(im 以下時(shí)產(chǎn)生，尤其在半透光部的寬度為1 4pm時(shí)顯著。
因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人們研究在現(xiàn)有的設(shè)有由遮光膜的微細(xì)圖案構(gòu)成 的半透光部的灰色調(diào)掩模中回避上述問題。即，研究使上述圖13的光強(qiáng) 度分布的斜率更陡峭地上升的可能性。該情況下，若選擇微細(xì)圖案和曝光 條件，則在半透光部中，有可能得到平坦的光強(qiáng)度部分。但是在該情況下， 若對(duì)半透光部的圖案進(jìn)行微細(xì)化，則透過光的光強(qiáng)度會(huì)降低，難以使對(duì)被 轉(zhuǎn)印體的抗蝕劑膜的曝光量處于適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。在此，所謂的適當(dāng)?shù)钠毓?量是指在將透過部設(shè)為100%時(shí)在10 70%的范圍內(nèi)該掩模用戶所希望 的曝光量。優(yōu)選為20 60%的范圍，更優(yōu)選為30 60%的范圍。因此，為 了得到光強(qiáng)度，若增大半透光部的圖案尺寸，則曝光時(shí)會(huì)析像，還是無法 得到平坦的光強(qiáng)度分布。因此，需要使分辨率下降的曝光條件，這會(huì)使圖 案的轉(zhuǎn)印精度劣化。也就是說，在現(xiàn)有的微細(xì)圖案類型的灰色調(diào)掩模中，難以兼顧半透光部的圖案的微細(xì)化和平坦的強(qiáng)度分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述現(xiàn)有的問題而進(jìn)行的發(fā)明，其目的在于提供一種
灰色調(diào)掩模，其在半透光部中具有透過光的光強(qiáng)度分布平坦的部分，且具
備能得到規(guī)定的光強(qiáng)度的半透光部。再有，本發(fā)明的目的在于提供一種在
將半透光部轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體的抗蝕劑膜上時(shí)能形成具有大致恒定膜厚的 平坦部且具有所希望膜厚范圍的抗蝕劑圖案的高精度灰色調(diào)掩模。進(jìn)而，
目的在于提供一種圖案轉(zhuǎn)印方法，其中采用本發(fā)明的灰色調(diào)掩模，即使對(duì)
半透光部的形狀進(jìn)行微細(xì)化，也能進(jìn)行高精度的圖案轉(zhuǎn)印。 為了解決上述問題，本發(fā)明具有以下構(gòu)成。 (構(gòu)成1) 一種灰色調(diào)掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，
在所述半透光膜及所述遮光膜上分別通過蝕刻施以規(guī)定的圖案而形成有
遮光部、透光部及半透光部，
所述灰色調(diào)掩模具有與所述遮光部相鄰并被夾持的半透光部， 所述半透光部具有形成了所述半透光膜的半透光膜形成部；和設(shè)置
在所述半透光部相鄰的所述遮光部的邊界上且露出所述透明基板的透光
狹縫部。
(構(gòu)成2)根據(jù)構(gòu)成1所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于，所述透光狹 縫部的寬度為針對(duì)所述灰色調(diào)掩模的曝光條件下的析像界限以下的尺寸。
(構(gòu)成3)根據(jù)構(gòu)成1或2所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于，所述半 透光膜形成部中形成有不具有圖案的半透光膜。
(構(gòu)成4)根據(jù)構(gòu)成1或2所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于，所述半 透光膜形成部具有針對(duì)所述灰色調(diào)掩模的曝光光線的析像界限以下的微 細(xì)的透光圖案。
(構(gòu)成5)根據(jù)構(gòu)成1 4中任 項(xiàng)所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述灰色調(diào)掩模為曝光光源波長(zhǎng)350nm 450nm范圍的波段用的灰色調(diào)掩 模，所述半透光部的寬度為6)um以下。
(構(gòu)成6)根據(jù)構(gòu)成5所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于，所述半透光 部的寬度為lnm 4iam。(構(gòu)成7) —種灰色調(diào)掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜， 在所述半透光膜及所述遮光膜上分別通過蝕刻施以規(guī)定的圖案而形成有 遮光部、透光部及半透光部，
所述灰色調(diào)掩模具有與所述遮光部相鄰并被夾持的寬度A的半透光
部，
該半透光部的寬度A為6(im以下，
在針對(duì)該半透光部的、波長(zhǎng)350nm 450nm范圍內(nèi)的規(guī)定波段的光的 光透過強(qiáng)度分布曲線中，將所述透光部的曝光光線透過率設(shè)為100%，將 包含所述半透光部的寬度方向的中央且透過率變動(dòng)為1%以下的區(qū)域作為 灰色調(diào)平坦部時(shí)，所述灰色調(diào)平坦部的寬度超過寬度A的50%。
(構(gòu)成8)根據(jù)構(gòu)成7所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于，所述半透光 部在與相鄰的遮光部的邊界部分兩側(cè)具有露出透明基板的透光狹縫部。
(構(gòu)成9)根據(jù)構(gòu)成8所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于，所述透光狹 縫部的寬度為針對(duì)所述灰色調(diào)掩模的曝光條件下的析像界限以下的尺寸。
(構(gòu)成IO) —種圖案轉(zhuǎn)印方法，具有以下工序，即采用構(gòu)成1 9中 任一項(xiàng)所述的灰色調(diào)掩模，向設(shè)于被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜轉(zhuǎn)印圖案，在與 所述半透光部對(duì)應(yīng)的部分上形成具有與所述遮光部或透光部不同的抗蝕 劑膜厚部分的抗蝕劑圖案。
(構(gòu)成11) 一種圖案轉(zhuǎn)印方法，具有以下工序，即采用構(gòu)成1 9中 任一項(xiàng)所述的灰色調(diào)掩模，利用包括波長(zhǎng)350nm 450nm范圍內(nèi)波長(zhǎng)的波 段的曝光光線進(jìn)行曝光，向設(shè)于被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜轉(zhuǎn)印圖案，在與所 述半透光部對(duì)應(yīng)的部分上形成具有與所述遮光部或透光部不同的抗蝕劑 膜厚部分的抗蝕劑圖案，所述抗蝕劑圖案在與所述灰色調(diào)掩模中的寬度A 的所述半透光部對(duì)應(yīng)的部分中，將與所述透光部或遮光部對(duì)應(yīng)的、顯影后 的抗蝕劑膜厚設(shè)為100%，將包含與所述半透光部對(duì)應(yīng)的顯影后的抗蝕劑 膜的寬度方向的中央且膜厚變動(dòng)為1%以下的區(qū)域作為灰色調(diào)平坦部時(shí)， 所述灰色調(diào)平坦部的寬度超過寬度A的50%。
根據(jù)本發(fā)明的灰色調(diào)掩模，通過使半透光部具有形成了半透光膜的 半透光膜形成部；和設(shè)置在上述半透光部相鄰的遮光部的邊界處且露出透 明基板的透光狹縫部，從而具有在半透光部中透過光的光強(qiáng)度分布平坦的部分，且可以提供具備能得到規(guī)定光強(qiáng)度的半透光部的灰色調(diào)掩模。再有， 根據(jù)本發(fā)明的灰色調(diào)掩模，在將半透光部轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體的抗蝕劑膜上 時(shí)，可以提供一種具有大致恒定膜厚的平坦部、且可形成所希望膜厚范圍 的抗蝕劑圖案的高精度灰色調(diào)掩模。進(jìn)而，通過利用本發(fā)明的灰色調(diào)掩模，進(jìn)行向被轉(zhuǎn)印體的圖案轉(zhuǎn)印， 從而即使對(duì)半透光部的形狀進(jìn)行微細(xì)化，也可以進(jìn)行高精度的圖案轉(zhuǎn)印。


圖1表示本發(fā)明灰色調(diào)掩模的一個(gè)實(shí)施方式，(a)是俯視圖，(b)是沿(a)中的L-L線的側(cè)剖視圖。圖2是用于說明采用本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的圖案轉(zhuǎn)印方法的剖視圖。 圖3是與本發(fā)明的灰色調(diào)掩模中的半透光部的波長(zhǎng)365nm 436nm對(duì)應(yīng)的光透過強(qiáng)度分布曲線。圖4是與本發(fā)明的灰色調(diào)掩模中的半透光部的波長(zhǎng)365nm 436nm對(duì)應(yīng)的光透過強(qiáng)度分布曲線。圖5是與現(xiàn)有的半色調(diào)膜類型的灰色調(diào)掩模中的半透光部的波長(zhǎng)365nm 436nm對(duì)應(yīng)的光透過強(qiáng)度分布曲線。圖6是表示本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的制造工序的一例的剖視圖。圖7是用于說明本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的制造工序的俯視圖。圖8是表示采用了灰色調(diào)掩模的TFT基板的制造工序的概略剖視圖。圖9是表示采用了灰色調(diào)掩模的TFT基板的制造工序(圖8的制造工序的延續(xù))的概略剖面圖。圖10是表示現(xiàn)有的微細(xì)圖案類型的灰色調(diào)掩模的一例的俯視圖。 圖ll表示現(xiàn)有的半色調(diào)膜類型的灰色調(diào)掩模，(a)是俯視圖，(b)是沿(a)中的L-L線的側(cè)剖視圖。圖12是與現(xiàn)有的半色調(diào)膜類型的灰色調(diào)掩模中的半透光部的波長(zhǎng)365nm 436nm對(duì)應(yīng)的光透過強(qiáng)度分布曲線。圖13是與現(xiàn)有的半色調(diào)膜類型的灰色調(diào)掩模中的半透光部的波長(zhǎng)365nm 436nm對(duì)應(yīng)的光透過強(qiáng)度分布曲線。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明。圖1表示本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的一個(gè)實(shí)施方式，(a)是俯視圖，(b) 是沿(a)中的L-L線的側(cè)剖視圖。圖2是用于說明采用本發(fā)明的灰色調(diào) 掩模的圖案轉(zhuǎn)印方法的剖視圖。圖1所示的本發(fā)明的灰色調(diào)掩模30例如用于制造液晶顯示裝置 (LCD)的薄膜晶體管(TFT)或?yàn)V色器、或者等離子顯示面板(PDP) 等，在圖2所示的被轉(zhuǎn)印體40上形成有膜厚階段性或連續(xù)性變化的抗蝕 劑圖案43。另外，在圖2中，標(biāo)記42A、 42B表示在被轉(zhuǎn)印體40中層疊 于基板41上的膜。上述灰色調(diào)掩模30具體構(gòu)成為具有在使用該灰色調(diào)掩模30時(shí)對(duì)曝 光光線進(jìn)行遮光(透過率大致為0%)的遮光部31;使曝光光線大致透過 100%的透光部32;和使曝光光線的透過率降低到20 60%左右的半透光 部33。半透光部33構(gòu)成為具有在玻璃基板等的透明基板34上形成了光 半透過性的半透光膜36的半透光膜形成部33a;設(shè)于與半透光部33相鄰 的遮光部31的邊界處且露出透明基板34的透光狹縫部33b、 33c。再有， 遮光部31構(gòu)成為在透明基板34上設(shè)置遮光性的遮光膜35。其中，圖1 所示的上述遮光部31、透光部32及半透光部33的圖案形狀僅是典型的一 例，當(dāng)然并不能意味著限定本發(fā)明。作為上述半透光膜36，列舉鉻化合物、MoSi、 Si、 W、 Al。其中，鉻 化合物中有氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)、氧氮化鉻(CrOxN)、氟化 鉻(CrFx)或者這些化合物中含有碳或氫的混合物。再有，作為遮光膜35 例如舉出Cr、 Si、 W、 Al等。上述遮光部31的透過率可以通過選定遮光 膜35的膜材質(zhì)與膜厚來設(shè)定。還有，上述半透光部33的透過率可以通過 選定半透光膜36的膜材質(zhì)與膜厚來設(shè)定。在使用了上述的灰色調(diào)掩模30時(shí)，在遮光部31中實(shí)質(zhì)上不會(huì)使曝光 光線透過，在半透光部33中可以降低曝光光線，因此涂敷在被轉(zhuǎn)印體40 上的抗蝕劑膜(正型光致抗蝕劑膜)形成以下抗蝕劑圖案43 (參照?qǐng)D2)， 其在與遮光部31對(duì)應(yīng)的部分中膜厚增厚，在與半透光部33對(duì)應(yīng)的部分中 膜厚薄，在與透光部32對(duì)應(yīng)的部分中沒有膜。在該抗蝕劑圖案43中，將在與半透光部33對(duì)應(yīng)的部分中膜厚變薄的效應(yīng)稱為灰色調(diào)效應(yīng)。另外， 在采用負(fù)型光致抗蝕劑的情況下，雖然需要考慮將與遮光部和透光部對(duì)應(yīng) 的抗蝕劑膜厚顛倒來進(jìn)行設(shè)計(jì)，但即使在這種情況下也可以充分得到本發(fā) 明的效果。而且，在圖2所示的抗蝕劑圖案43的沒有膜的部分中，對(duì)被轉(zhuǎn)印體 40中的例如膜42A及42B實(shí)施第一蝕刻，通過灰化等除去抗蝕劑圖案43 的膜薄的部分，在該部分中，對(duì)被轉(zhuǎn)印體40中的例如膜42B實(shí)施第二蝕 刻。這樣，利用1枚灰色調(diào)掩模30就能實(shí)施現(xiàn)有的2枚光掩模的工序， 可以削減掩模枚數(shù)。下面，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的上述灰色調(diào)掩模30中的上述半透光部 33的構(gòu)成，在本實(shí)施方式中，上述半透光部33為與兩個(gè)遮光部31、 31 相鄰并被其夾持的半透光部，該半透光部33具有形成了半透光膜36的 半透光膜形成部33a;形成于該半透光膜形成部33a的兩側(cè)、即與半透光 部33相鄰的兩側(cè)遮光部31、 31的邊界處且露出透明基板34的透光狹縫 部33b、 33c。該透光狹縫部的寬度是針對(duì)灰色調(diào)掩模30的曝光條件下的析像界限 以下的尺寸，雖然可以根據(jù)半透光部的設(shè)計(jì)尺寸來決定，但一般過大的話， 難以獲得作為半透光部的功能，若過小，則不能得到光強(qiáng)度分布的平坦部。 具體是，相對(duì)于6fim以下寬度的半透光部而言，優(yōu)選為2pm以下，更優(yōu) 選lpm以下O.lpni以上。該情況下的曝光條件為曝光光源波長(zhǎng)、使用的 曝光機(jī)的分辨率等。本發(fā)明的灰色調(diào)掩模優(yōu)選用于曝光波長(zhǎng)350nm 450nm (i射線乃至g射線)。另外，作為適用于本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的曝光機(jī)，在具有數(shù)值孔徑NA 為0.1 0.07左右的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，可以獲得顯著的本發(fā)明的效果。進(jìn)而，為了在半透光部中具有透過光的光強(qiáng)度分布平坦的部分，優(yōu)選 考慮與半透光部33的寬度(設(shè)計(jì)值寬度)A (參照?qǐng)D1 (b))對(duì)應(yīng)的透光 狹縫部的寬度。即，若相對(duì)于半透光部的寬度而言，透光狹縫部的寬度過 大，則難以得到作為半透光部的功能，若過小，則難以得到光強(qiáng)度分布的 平坦部。透光狹縫部的寬度優(yōu)選單側(cè)(33b或33c)為(2/5) A以下(若 兩側(cè)的寬度相加，則為(4/5) A以下)。若透光狹縫部(單側(cè))的寬度過大，則通過設(shè)置透光狹縫部，從而在半透光部中透過光的光強(qiáng)度分布未處 于適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，難以獲得灰色調(diào)效應(yīng)。更優(yōu)選透光狹縫部的寬度是單側(cè)的寬度(33b或33c)在(1/4) A以下(若將兩側(cè)的寬度相加，則為(1/2) A以下)。若狹縫部的寬度過小，則難以得到平坦的部分，因此優(yōu)選單側(cè) 為(1/10) A (若將兩側(cè)的寬度相加，則為(1/5) A)以上。其中，雖然 希望兩側(cè)的透光狹縫部33b與33c的寬度大致相同，但在無損于本發(fā)明的 效果的前提下也可以不同。再有，上述半透光膜形成部33a由具有大致均勻膜厚的單一半透光膜 36形成。g卩，半透光膜形成部33a的半透光膜36實(shí)質(zhì)上沒有膜厚分布， 也未進(jìn)行微細(xì)圖案加工。該半透光膜36具有根據(jù)由半透光部33求得的透 過率(半透過性)而決定的膜材質(zhì)及膜厚。在將透光部的透過率設(shè)為100%時(shí)，可以將半透光膜的曝光光線透過 率設(shè)為10 70%，優(yōu)選設(shè)為20 60%左右。另一方面，也可以對(duì)上述半透光膜形成部33a實(shí)施對(duì)灰色調(diào)掩模30 的曝光光線的析像界限以下的微細(xì)透光圖案化。即，半透光膜形成部中排 列有多枚半透光膜，每枚半透光膜具有根據(jù)由半透光部求得的透過率而決 定的尺寸及膜材質(zhì)、膜厚。在此，作為第一具體例，在圖3中示出上述半透光部33的寬度A 為3.6pm、并且具有透光狹縫部33b與33c的寬度分別為0.8|im (因此半 透光膜形成部33a的寬度為2.0pm)的半透光部33的灰色調(diào)掩模中的、針 對(duì)半透光部33的波長(zhǎng)365nm 436nm的光強(qiáng)度分布曲線。其中，半透光 膜形成部33a的半透光膜36的材質(zhì)為Cr氧化物，并調(diào)整膜厚，以使透過 率為40%。如圖3所示，本發(fā)明的灰色調(diào)掩模在半透光部中具有透過光的光強(qiáng)度 分布平坦的部分。在此，在半透光部中具有透過光的光強(qiáng)度分布平坦的部 分是指在針對(duì)寬度A的半透光部的、包含波長(zhǎng)350nm 450nm范圍內(nèi)的 規(guī)定波段的光的光透過強(qiáng)度分布曲線中，在將上述透光部的曝光光透過率 設(shè)為100%,將包含上述半透光部的寬度方向的中央且透過率變動(dòng)為1%以 下的區(qū)域作為灰色調(diào)平坦部時(shí)，上述灰色調(diào)平坦部的寬度超過寬度A的 50%。作為比較對(duì)象，與表示在被遮光部夾持的整個(gè)半透光部(總寬度)中形成半透光膜、將該半透光部的寬度設(shè)為3.6)am并具備該半透光部的灰色調(diào)掩模中的光透過強(qiáng)度分布曲線的上述圖13進(jìn)行對(duì)比可知根據(jù)本發(fā)明涉及的灰色調(diào)掩模，可以得到在半透光部的寬度為6pm以下的微細(xì)圖 案中在半透光部具有透過光的光強(qiáng)度分布平坦的部分、且可以得到規(guī)定的 光強(qiáng)度、能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的具備半透光部的灰色調(diào)掩模。也就是說，本發(fā)明的灰色調(diào)掩模，其是具備半透光部的灰色調(diào)掩模， 其中具有與上述遮光部相鄰并被夾持的寬度A的半透光部，該半透光部的 寬度A為6iim以下，在針對(duì)該半透光部的、波長(zhǎng)350nm 450nm的光透 過強(qiáng)度分布曲線中，在包含上述半透光部的寬度方向的中央的A/2的寬度 中，相對(duì)于光透過強(qiáng)度的中央值的偏差在光透過強(qiáng)度峰值的5%以內(nèi)。優(yōu)選半透光部的寬度為1(im 4iim。尤其是，在半透光部的寬度為 21im 4pm時(shí)，本發(fā)明的效果顯著。這種本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的半透光部中的光強(qiáng)度分布也反映在利用 本發(fā)明的灰色調(diào)掩模對(duì)被轉(zhuǎn)印體的抗蝕劑膜進(jìn)行曝光、經(jīng)過顯影工序形成 的抗蝕劑圖案的形狀上。即，在圖案轉(zhuǎn)印方法中具有以下工序利用本發(fā) 明的灰色調(diào)掩模，利用包含350nm 450nm范圍內(nèi)的規(guī)定波段的曝光光線 進(jìn)行曝光，向設(shè)于被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜轉(zhuǎn)印圖案，在與所述半透光部對(duì) 應(yīng)的部分上形成具有不同于上述遮光部或透光部的抗蝕劑膜厚部分的抗 蝕劑圖案。在圖案轉(zhuǎn)印方法中，在本發(fā)明的灰色調(diào)掩模中的寬度A的上述 半透光部所對(duì)應(yīng)的部分中，將與上述透光部或遮光部對(duì)應(yīng)的、顯影后的抗 蝕劑膜厚設(shè)為100%，將包含與上述半透光部對(duì)應(yīng)的顯影以后的抗蝕劑膜 的寬度方向的中央且膜厚變動(dòng)在1%以下的區(qū)域作為灰色調(diào)平坦部時(shí)，可 以形成上述灰色調(diào)平坦部的寬度超過寬度A的50%的抗蝕劑圖案。因此，在利用本發(fā)明的灰色調(diào)掩模將半透光部轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體的抗蝕 劑膜上時(shí)，可以形成具有大致恒定膜厚的平坦部且在所希望的膜厚范圍的 抗蝕劑圖案，容易控制形成于被轉(zhuǎn)印體的圖案的尺寸，可以提高圖案的線 寬精度。再有，作為第二具體例，在圖4中示出上述半透光部33的寬度A 為5.4nm且具有將透光狹縫部33b與33c的寬度分別設(shè)為0.3pm (因此半 透光膜形成部33a的寬度為4.8|am)的半透光部33的灰色調(diào)掩模中、針對(duì)半透光部33的波長(zhǎng)365nm 436nm的光透過強(qiáng)度分布曲線。其中，半透 光膜形成部33a的半透光膜36的材質(zhì)與第一具體例的情況相同，將膜厚 調(diào)整成透過率為40%。再有，在圖5中示出現(xiàn)有的具有半透光部的灰色 調(diào)掩模中的光透過強(qiáng)度分布曲線，其中在被遮光部夾持的整個(gè)半透光部 (總寬度)上形成半透光膜且該半透光部的寬度為5.4pm。對(duì)比圖4 (本發(fā)明)與圖5 (比較例)，可知根據(jù)本發(fā)明，半透光 部中的透過光的光強(qiáng)度分布在更寬的范圍(寬度)具有平坦的部分。根據(jù)上述的圖3與圖13以及上述的圖4與圖5的對(duì)比可知在包含 曝光波長(zhǎng)350nm 450nm范圍內(nèi)的規(guī)定波段的曝光光線用的灰色調(diào)掩模中 的、與遮光部相鄰并被夾持的半透光部的寬度為6pm以下的微細(xì)圖案的 情況下，可以獲得本發(fā)明的效果，尤其是在上述半透光部的寬度為1 4pm 的情況下本發(fā)明的效果顯著。接著，參照?qǐng)D6及圖7，說明上述的灰色調(diào)掩模的制造方法的一個(gè)實(shí) 施例。圖6及圖7分別是用于說明本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的制造工序的剖視圖 與俯視圖。所使用的掩模坯件(mask blank)在透明基板34上形成有遮光膜35 (參照?qǐng)D6 (a))。遮光膜35的材質(zhì)采用鉻(Cr)及其化合物的復(fù)合膜。首先，在該掩模坯件的遮光膜35上涂敷抗蝕劑，形成抗蝕劑膜。描 繪中通常大多采用電子射線或光(短波長(zhǎng)光)，但在本實(shí)施例中采用激光 光線。因此，作為上述抗蝕劑，使用正型光致抗蝕劑。而且，通過針對(duì)抗 蝕劑膜描繪規(guī)定的圖案(形成與遮光部對(duì)應(yīng)的抗蝕劑圖案那樣的圖案)， 并在描繪后進(jìn)行顯影，從而形成與遮光部對(duì)應(yīng)的抗蝕劑圖案37a (參照?qǐng)D 6 (b))。以俯視圖表示該狀態(tài)的圖為圖7 (a)。接著，將上述抗蝕劑圖案37a作為蝕刻掩模，對(duì)遮光膜35進(jìn)行蝕刻， 形成遮光膜圖案35a。在本實(shí)施例中，由于采用絡(luò)及其化合物的復(fù)合膜作 為遮光膜，故作為蝕刻方法，采用干蝕刻或濕蝕刻哪種都可以。在本實(shí)施 例中采用濕蝕刻。除去殘存的抗蝕劑圖案37a后(參照?qǐng)D6 (c))，在整個(gè)基板的表面 上成膜半透光膜36 (參照?qǐng)D6 (d))。半透光膜36針對(duì)透明基板34的曝光光線透過量而言具有50 20%左右的透過量，在本實(shí)施例中將通過濺射成膜的鉻氧化物(透過率40%)用作半透光膜36。接下來，在上述半透光膜36上形成與上述相同的抗蝕劑膜，進(jìn)行第 二次描繪。在第二次描繪中，描繪規(guī)定的圖案，以便形成半透光部33中 的半透光膜形成部33a所對(duì)應(yīng)的抗蝕劑圖案。通過描繪后進(jìn)行顯影，從而 形成與半透光膜形成部33a對(duì)應(yīng)的抗蝕劑圖案37b (參照?qǐng)D6 (e))。接著，將上述抗蝕劑圖案37b作為蝕刻掩模，對(duì)半透光膜36進(jìn)行蝕 刻，以形成構(gòu)成半透光膜形成部33a的半透光膜圖案36a。在本實(shí)施例中， 作為該情況下的蝕刻方法，采用在半透光膜36與遮光膜35之間可以獲得 高蝕刻選擇性的干蝕刻。而且，除去殘存的抗蝕劑圖案37b，得到灰色調(diào)掩模30(參照?qǐng)D6(f)) 以俯視圖表示該狀態(tài)的圖是圖7 (b)。其中，本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的制造方法并未限于上述實(shí)施例。在上述 實(shí)施例中，使用在透明基板上形成了遮光膜的掩模坯件，在制造工序中進(jìn) 行半透光膜的成膜，但例如也可以利用在透明基板上按照順序形成了半透 光膜與遮光膜的掩模坯件來制造。此時(shí)的遮光部由半透光膜與遮光膜的層 疊膜構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明，可知除了上述說明的效果以外，與現(xiàn)有的形成了遮光 膜的微細(xì)圖案的半透光部(微細(xì)圖案類型的灰色調(diào)掩模)相比，在本發(fā)明 中，半透光部的圖案(由半透光膜形成的半透光膜形成部)的允許線寬范 圍增大，掩模制作時(shí)的線寬管理容易。因此，量產(chǎn)上的優(yōu)點(diǎn)較大。再有，根據(jù)本發(fā)明，在設(shè)備制造中無需準(zhǔn)備分辨率(光NA)極高的 曝光機(jī)，即使使用現(xiàn)行的曝光機(jī)，也可以充分對(duì)應(yīng)TFT溝道部的微細(xì)化， 因此在設(shè)備制造方面存在很大的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種灰色調(diào)掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，在所述半透光膜及所述遮光膜上分別通過蝕刻施以規(guī)定的圖案而形成有遮光部、透光部及半透光部，所述灰色調(diào)掩模具有與所述遮光部相鄰并被夾持的半透光部，所述半透光部具有形成了所述半透光膜的半透光膜形成部；和設(shè)置在所述半透光部相鄰的所述遮光部的邊界上且露出所述透明基板的透光狹縫部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述透光狹縫部的寬度為針對(duì)所述灰色調(diào)掩模的曝光條件下的析像界限以下的尺寸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述半透光膜形成部中形成有不具有圖案的半透光膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述半透光膜形成部具有針對(duì)所述灰色調(diào)掩模的曝光光線的析像界限以下的微細(xì)的透光圖案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述灰色調(diào)掩模為曝光光源波長(zhǎng)350nm 450nm范圍的波段用的灰色調(diào)掩模，所述半透光部的寬度為6pm以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述半透光部的寬度為1(im 4^n。
7. 一種灰色調(diào)掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，在所述 半透光膜及所述遮光膜上分別通過蝕刻施以規(guī)定的圖案而形成有遮光部、 透光部及半透光部，所述灰色調(diào)掩模具有與所述遮光部相鄰并被夾持的寬度A的半透光部，該半透光部的寬度A為6pm以下，在針對(duì)該半透光部的、波長(zhǎng)350nm 450nm范圍內(nèi)的規(guī)定波段的光的 光透過強(qiáng)度分布曲線中，將所述透光部的曝光光線透過率設(shè)為100%,將 包含所述半透光部的寬度方向的中央且透過率變動(dòng)為1%以下的區(qū)域作為 灰色調(diào)平坦部時(shí)，所述灰色調(diào)平坦部的寬度超過寬度A的50%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述半透光部在與相鄰的遮光部的邊界部分兩側(cè)具有露出透明基板的透光狹縫部。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的灰色調(diào)掩模，其特征在于， 所述透光狹縫部的寬度為針對(duì)所述灰色調(diào)掩模的曝光條件下的析像界限以下的尺寸。
10、 一種圖案轉(zhuǎn)印方法，具有以下工序，即采用權(quán)利要求1 9中任 一項(xiàng)所述的灰色調(diào)掩模，向設(shè)于被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜轉(zhuǎn)印圖案，在與所 述半透光部對(duì)應(yīng)的部分上形成具有與所述遮光部或透光部不同的抗蝕劑 膜厚部分的抗蝕劑圖案。
11、 一種圖案轉(zhuǎn)印方法，具有以下工序，即采用權(quán)利要求1 9中任 一項(xiàng)所述的灰色調(diào)掩模，利用包括波長(zhǎng)350nm 450nm范圍內(nèi)波長(zhǎng)的波段 的曝光光線進(jìn)行曝光，向設(shè)于被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜轉(zhuǎn)印圖案，在與所述 半透光部對(duì)應(yīng)的部分上形成具有與所述遮光部或透光部不同的抗蝕劑膜 厚部分的抗蝕劑圖案，所述抗蝕劑圖案在與所述灰色調(diào)掩模中的寬度A的所述半透光部對(duì) 應(yīng)的部分中，將與所述透光部或遮光部對(duì)應(yīng)的、顯影后的抗蝕劑膜厚設(shè)為 100%，將包含與所述半透光部對(duì)應(yīng)的顯影后的抗蝕劑膜的寬度方向的中央 且膜厚變動(dòng)為1%以下的區(qū)域作為灰色調(diào)平坦部時(shí)，所述灰色調(diào)平坦部的 寬度超過寬度A的50。/。。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種灰色調(diào)掩模，在半透光部中具有透過光的光強(qiáng)度分布平坦的部分，且具備能得到規(guī)定的光強(qiáng)度的半透光部。再有，提供一種在將半透光部轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體的抗蝕劑膜上時(shí)能形成具有大致恒定膜厚的平坦部且具有所希望膜厚范圍的抗蝕劑圖案的高精度灰色調(diào)掩模。本發(fā)明的灰色調(diào)掩模(30)在透明基板上形成有遮光部(31)、透光部(32)及半透光部(33)，該灰色調(diào)掩模(33)具有與遮光部(31)相鄰并被夾持的半透光部(33)，該半透光部(33)具有形成了半透光膜(36)的半透光膜形成部(33a)；和設(shè)置在半透光部(33)相鄰的遮光部(31)的邊界上且露出透明基板(34)的透光狹縫部(33b、33c)。
文檔編號(hào)G03F1/68GK101231458SQ20081000127
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月24日
發(fā)明者井村和久, 木村泰樹 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社