專利名稱：半色調掩模、制造方法和有源矩陣型顯示設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半色調掩模(halftone mask)、制造方法以及有源矩陣 型顯示設備。
背景技術：
液晶顯示(LCD)裝置和有機電致發光(OEL)顯示裝置為有源矩陣 型顯示設備的實例。在這種有源矩陣型顯示設備的制造中，采用利用回流 抗蝕圖案降低光刻加工過程的數量的方法。
日本專利申請公開出版物第2002 — 334830號(此后稱為文獻l)公開
了一種通過進行具有不同膜厚度的抗蝕圖案的回流處理形成回流抗蝕圖 的技術。此抗蝕圖通過利用作為曝光掩模的半色調掩模形成。
回流處理方法包括加熱回流處理方法和醫用流體溶解回流處理方法。 通過醫用流體溶解回流處理方法的抗蝕劑的散布度大于加熱回流處理方 法。
因此，醫用流體溶解回流處理方法可以容易地使相鄰的抗蝕圖案合成 為一體。通過醫用流體溶解回流處理方法在抗蝕劑和基板之間的粘接比通 過加熱回流處理方法獲得的粘接強。
回流抗蝕圖用于諸如LCD裝置的薄膜晶體管的非晶硅(a-Si)膜的圖 案形成。在下文中，"非晶硅膜的圖案"表述為"a-Si圖案"。a-S溜案存在于 TFT區域(源電極和漏電極的下區域以及柵電極的上區域等)中以及數據 線區域(數據線和數據線端子等的下區域)中。
在上述文獻l所公開的回流抗蝕圖中，由于TFT區域和數據線區域的
a-Si圖案寬度變得比漏電極、源電極以及數據線的寬度大(參見文獻l的圖 5-圖7)，所以TFT區域和柵電極之間的寄生電容增加。由于數據線區域的 a-Si圖案寬度變大，所以數據線和像素電極之間的寄生電容也增加。
這種寄生電容的增加使得信號傳遞延遲并減緩了轉換速度，而且在 LCD裝置的顯示圖像中也造成顯示不均衡。
已經知道利用用于抑制數據線區域中的a-Si圖案寬度的增加的半色調 掩模的方法。圖19A到圖19F顯示了通過利用相關技術領域中的半色調掩 模在TFT基板上形成抗蝕圖案的過程。圖19A是對應于TFT區域的半色調 掩模的俯視圖，而圖19B是在圖19A中的xl-xl的橫截面處的截面圖。
形成于顯示在圖19A和圖19B中的玻璃基板211上的半色調掩模200包 括第一掩模圖案221和222以及第二掩模圖案241和242。第一掩模圖案221 是對應于靠近TFT通道的漏極區域的掩模圖案，而第二掩模圖案241是對 應于遠離TFT通道的漏極區域的掩模圖案。第一掩模圖案222是對應于靠 近TFT通道的源極區域的掩模圖案，第二掩模圖案242是對應于遠離TFT通
道的源極區域的掩模圖案。
圖19C顯示了通過利用此半色調掩模200形成的抗蝕圖案221a、 2"a、
241a和242a的截面圖。使用的抗蝕劑為正性抗蝕劑。抗蝕圖案221a、 222a、 241a和242a形成于a-S鵬251和金屬膜252層疊在其上的基板250上。
如圖19C所示，抗蝕圖案241 a和242a對應于第二掩模圖案241和242形 成，而抗蝕圖案221a和222a對應于第一掩模圖案221和222形成。用第二掩 模圖案241和242形成的抗蝕圖案241a和242a的膜厚度比用第一掩模圖案 221和222形成的抗蝕圖案221a和222a的膜厚度薄。金屬膜252通過利用這 種抗蝕圖案221a、 222a、 241a和242a作為蝕刻掩模被蝕刻。
圖19D是通過蝕刻金屬膜252形成的金屬膜圖案252a的截面圖。當形 成金屬膜圖案252a后，對抗蝕圖案221a、 222a、 241a和242a進行回流處理。
圖19E是通過回流處理形成的回流抗蝕圖案221b、 222b、 241b和242b 的截面圖。由于厚膜抗蝕圖案221a和222a通過回流處理廣泛散布，所以回 流抗蝕圖案221b和222b合成為一體。另一方面，由于薄膜抗蝕圖案241a 和242a通過回流處理沒有更多地散布，回流抗蝕圖案241b和242b的形狀變 化都很小。
圖19F是通過利用作為蝕刻掩模的回流抗蝕圖案221b、 222b、 241b和 242b蝕刻a-Si膜251形成的a-S溜案251a的截面圖。因此，即使進行回流處 理，由于回流抗蝕圖案241b和242b的形狀變化很小，所以也會抑制a-Si圖 案251a寬度的增加(參見文獻1的圖8-圖U)。
然而，存在的問題是使得對應于第二掩模圖案241和242形成的a-Si圖 案251a中的寬度尺寸變化。這種寬度尺寸的變化使有源矩陣型顯示設備的 性能和可靠性變差。
這是因為如果由于曝光光線的環繞造成膜厚度變得較薄，則容易增加 抗蝕圖案的寬度尺寸的變化。
薄膜抗蝕圖案241a和242a的邊緣在金屬膜252的蝕刻步驟中容易減 小，且抗蝕圖案的邊緣在干燥步驟等步驟中也容易收縮。

發明內容
本發明的示例目的是提供一種可以用于形成具有精確尺寸的圖案的 半色調掩模、 一種制造方法和一種有源矩陣型顯示設備。
一種用于形成不同膜厚度的抗蝕圖案的半色調掩模包括用于形成第 一抗蝕圖案的第一掩模圖案；用于形成具有小于第一抗蝕圖案的膜厚度的 膜厚度的第二抗蝕圖案的第二掩模圖案；以及形成第二掩模圖案的至少一 部分邊緣區域的第三掩模圖案。第三掩模圖案用于形成具有大于第二抗蝕 圖案的膜厚度的膜厚度的第三抗蝕圖案。


本發明的示例特征和優點將從以下參考附圖的具體說明變得清晰，其
中
圖1A和圖1B顯示了第一示例實施例的半色調掩模，其中圖1A是俯視
圖，圖1B是截面圖2A到圖2E顯示了通過利用第一示例實施例的半色調掩模在基板上 形成圖案的過程簡圖；其中圖2A涉及曝光步驟，圖2B和圖2C涉及蝕刻步 驟，圖2D涉及回流步驟，圖2E涉及利用回流抗蝕劑的蝕刻步驟；
圖3A到圖3F是顯示根據第二示例實施例的半色調掩模的各實例的簡
圖，其中圖3A是屬于TET區域的所使用的掩模圖案的俯視圖，圖3B是 X6-X6截面圖，圖3C是用在數據線端子區域的掩模圖案的俯視圖，圖3D 是X7-X7截面圖，圖3E是設置有用在數據線端子區域的第三掩模圖案的掩 模圖案俯視圖，圖3F是X8-X8截面圖。
圖4A到圖4E顯示了用于制造根據第二示例實施例的半色調掩模的過 程簡圖，其中圖4A和圖4B涉及用于形成對應于第一遮光膜圖案的潛像的 曝光步驟，圖4C到圖4E涉及用于形成第一遮光膜圖案的圖案形成步驟；
圖5A到圖5D仍然顯示用于制造根據第二示例實施例的半色調掩模的 過程簡圖，其中圖5A和圖5B涉及用于形成對應于第二遮光膜圖案的另一 潛像的曝光步驟，圖5C和圖5D涉及用于在第一遮光膜圖案上形成第二遮 光膜圖案的圖案形成步驟；
圖6A到圖6E顯示了用于制造根據第二示例實施例的半色調掩模的另 一過程簡圖，其中圖6A和圖6B涉及用于形成對應于第二遮光膜圖案的潛 像的曝光步驟，圖6C到圖6E涉及用于形成第二遮光膜圖案的圖案形成步 驟；
圖7A到圖7D仍然顯示用于制造根據第二示例實施例的半色調掩模的 另一過程簡圖，其中圖7A和圖7B涉及用于形成對應于第一遮光膜圖案的 另一潛像的曝光步驟，圖7C和圖7D涉及用于在第二遮光膜圖案上形成第 一遮光膜圖案的圖案形成步驟；
圖8A到圖8F進一步顯示了用于制造根據第二示例實施例的半色調掩 模的另一過程簡圖，其中圖8A和圖8B涉及曝光步驟，圖8C到圖8F分別涉 及用于形成第二遮光膜圖案和第一遮光膜圖案的圖案形成步驟；
圖9是顯示第二示例實施例的第三掩模圖案的形成條件的圖式；
圖10顯示了確定第三圖案對根據第二示例實施例形成的抗蝕圖案的
寬度尺寸精度的影響的實驗結果；
圖ll是第三示例實施例的TFT基板的部分俯視圖12是第三示例實施例的像素的俯視圖13A和圖13B顯示了根據第三示例實施例的TFT的細節，其中圖13A 是TFT的俯視圖，圖13B是在圖13A的x3-x3橫截面處的截面圖14A到圖14C顯示了根據第三示例實施例的數據線端子單元的細
節，其中圖14A是數據線端子單元的俯視圖，圖14B是X4-X4橫截面，圖14C 是X5-X5橫截面；
圖15A到圖15F是一直到形成用于制造根據第三示例實施例的TFT的 抗蝕圖案的過程簡圖，其中圖15A涉及掩模圖案的結構，圖15B到圖15E涉 及曝光步驟，圖15F涉及用于形成抗蝕圖案的顯影步驟；
圖16A到圖16E是進行用于制造根據第三示例實施例的TFT的回流處 理的過程簡圖，其中圖16A和16B涉及蝕刻步驟，圖16C涉及回流步驟，圖 16D和圖16E涉及另一蝕刻步驟；
圖17A到圖17E是一直到形成用于制造根據第三示例實施例的TFT的 透明電極的過程簡圖，其中圖17A到圖17C涉及用于形成接觸孔的步驟， 圖17D和圖17E涉及用于形成透明電極的步驟；
圖18是使用通過第三示例實施例制造的TFT基板的LCD裝置的截面 圖；以及
圖19A到圖19F是用于通過利用根據相關技術的半色調掩模在TFT基 板上形成抗蝕圖案的過程簡圖，其中圖19A涉及對應于TFT區域的半色調 掩模的俯視圖，圖19B涉及在圖19A中的X1-X1橫截面處的截面圖，圖19C 到圖19F涉及用于形成抗蝕圖案的各截面圖。
具體實施例方式
下面將根據附圖具體說明本發明的示例實施例。雖然每個以下示例實 施例說明了將作為實例用于曝光到正性抗蝕劑的正性類型的半色調掩模， 但也可以應用到負性類型的半色調掩模。
當指定掩模圖案和抗蝕圖案的形狀和尺寸時，用"寬度"、"厚度"、"矩 形"、"線形"等說明。"寬度"是基板的平面方向的尺寸，"厚度"是基板的垂 直尺寸，而"矩形"和"線形"是當從頂部觀看基板時的形狀。
首先說明本發明的第一示例實施例。圖1A顯示了半色調掩模500的俯 視圖，而圖1B顯示了圖1A中的X2-X2的橫截面處的截面圖。
半色調掩模500設置有第一掩模圖案502、具有比第一掩模圖案502大 的透射系數的第二掩模圖案503、以及第三掩模圖案504。第三掩模圖案504 為形成于第二掩模圖案503的至少一些邊緣區域中的線形掩模圖案。
設置第三掩模圖案504的第二掩模圖案503的邊緣區域為需要抑制第 二掩模圖案503的尺寸變化的區域。這種區域的實例為沿第二掩模圖案的 邊緣的區域和為在距離第二掩模圖案的邊緣預定距離處的內側的區域。當 沿第二掩模圖案503的邊緣形成第三掩模圖案504時，第二掩模圖案503和 第三掩模圖案504的邊緣重疊。
接下來，將參照圖2A到2E說明利用半色調掩模500在基板510上形成 圖案的步驟。兩種蝕刻層形成于基板510上，并進一步涂敷抗蝕劑513。為 便于說明，a-Si膜511和金屬膜512預示兩種蝕刻層。
首先，進行利用半色調掩模500的曝光(圖2A)。由此，形成分別與 第一掩模圖案502、第二掩模圖案503以及第三掩模圖案504相對應的第一 抗蝕圖案502a、第二抗蝕圖案503a和第三抗蝕圖案504a (圖2B)。
在圖2A中顯示的部分放大圖中，"hl"顯示了第二掩模圖案503的厚度， "h2，，顯示了第三掩模圖案504的厚度。"La"顯示了第三掩模圖案504的寬 度。在圖2B中同樣顯示的部分放大圖中，"h3"顯示了第二抗蝕圖案503a 的厚度，"h4"顯示了第三抗蝕圖案504a的厚度。"Lb"顯示了第三抗蝕圖案 504a的寬度。
金屬膜512通過利用作為蝕刻掩模的抗蝕圖案502a、 503a和504a被刻 蝕，并形成金屬圖512a (圖2C)。
接下來，通過進行回流處理形成回流抗蝕圖案502b、 503b和504b (圖 2D)。 a-S鵬511通過利用作為蝕刻掩模的回流抗蝕圖案502b、 503b和504b 被蝕刻，并形成a-Si圖511a (圖2E)。
第三抗蝕圖案504a至少形成在第二抗蝕圖案503a的一些邊緣區域中， 且該第三抗蝕圖案的寬度較窄。由于第二抗蝕圖案503a的邊緣區域受到第 三抗蝕圖案504a保護，所以第二抗蝕圖案503a的邊緣在金屬膜512的蝕刻 步驟中不會減小。因此，可以抑制第二抗蝕圖案503a的寬度尺寸的變化。
由于第二抗蝕圖案503a的邊緣區域通過第三抗蝕圖案504a保護，因此 第二抗蝕圖案503a的邊緣既不會由于回流處理收縮，也不會由于干燥處理 收縮。
另外，由于第三抗蝕圖案504a的膜厚度h4比第二抗蝕圖案503a的膜厚 度h3厚，所以第三抗蝕圖案504a傾向于在回流處理中廣泛散布，并具有尺
寸改變的可能性。然而，由于第三抗蝕圖案504a的寬度Lb窄，所以朝向寬 度方向的散布在回流處理中受到金屬抗蝕劑的表面張力的抑制。因此，通 過作為蝕刻掩模的第三抗蝕圖案504a形成的a-Si圖案511a的尺寸變化變小。
接下來將說明第二示例實施例。此示例實施例涉及半色調掩模的詳細 制造方法。圖3A到圖3F是顯示半色調掩模300的各實例的簡圖。圖3A顯示 了對應于TFT的掩模圖案的俯視圖，圖3B顯示了圖3A的X6-X6截面圖。圖 3C顯示了對應于數據線端子的掩模圖案的俯視圖，圖3D是圖3C中的 X7-X7截面圖。圖3E顯示了對應于設置有第三掩模圖案333的數據線端子 的掩模圖案，圖3F顯示了圖3E中的X8-X8截面圖。
半色調掩模300設置有為矩形的第一掩模圖案321， 322和323、為矩形 的第二掩模圖案341， 342， 343和344、以及為線形的第三掩模圖案331, 332 和333。第一掩模圖案323形成于第二掩模圖案341中。
第二掩模圖案341、 342、 343和344的膜厚度比第一掩模圖案32K 322、 331和332以及第三掩模圖案331、 332和333薄。
這種半色調掩模300根據圖4A到圖4E、圖5A到圖5D顯示的加工步驟 制造。為便于說明，半色調掩模300將具有在圖5D中顯示的掩模圖案，所 述掩模圖案具有第一遮光膜圖案23和第二遮光膜圖案24。在此情況下，第 一掩模圖案30和/或第三掩模圖案32對應于具有第一遮光膜圖案23和第二 遮光膜圖案24的重疊區域，而第二掩模圖案31對應于只具有第二遮光膜圖 案24的區域。
首先，第一遮光膜23a形成于玻璃基板21上，第一抗蝕劑25a涂敷在此 第一遮光膜23a上(圖24A)。而潛像25c通過利用曝光掩模26曝光形成。然 后，進行顯影并形成第一抗蝕圖案25b (圖4B和圖4C)。第一抗蝕圖案25b 對應于第一掩模圖案30和/或第三掩模圖案32的形狀。
第一遮光膜23a通過利用作為蝕刻掩模的該第一抗蝕膜25b被蝕刻，并 形成第一遮光膜圖案23 (圖4D和圖4E)。
接下來，形成第二遮光膜24a并將第二抗蝕劑27a涂敷到該第二遮光膜 上(圖5A)。利用曝光掩模28曝光并形成潛像27c (圖5B)。
然后，進行顯影，并形成第二抗蝕圖案27b (圖5C)。此第二抗蝕圖
案27b對應于第二掩模圖案31的形狀。第二遮光膜24a通過利用作為蝕刻掩 模的第二抗蝕圖案27b被蝕刻，并形成第二遮光膜圖案24 (圖5D)。
在上述半色調掩模制造方法中，第二遮光膜圖案24在第一遮光膜圖案 23已經形成后形成。然而，第二遮光膜圖案24可以如下所述在第一遮光膜 圖案23之前形成。
下面將參照圖6A到6E和圖7A到7D說明此半色調掩模制造方法。首 先，第二遮光膜24a形成于玻璃基板21上，將第二蝕刻劑27a涂敷到該第二 遮光膜上。并通過利用曝光掩模28曝光，形成潛像27c (圖6A和圖6B)。
顯影第二曝光抗蝕劑27a并形成第二抗蝕圖案27b (圖6C)。第二遮光 膜24a通過利用作為蝕刻掩模的此第二抗蝕圖案27b被蝕刻，并形成第二遮 光膜圖案24 (圖6D和圖6E)。
接下來，形成第一遮光膜23a并將第一抗蝕劑25a涂敷到該第一遮光膜 上(圖7A)。然后，通過利用曝光掩模26曝光(圖7B)，并形成第一抗蝕 圖案25b (圖7C)。
第一遮光膜23a通過利用作為蝕刻掩模的此第一抗蝕圖案25b被蝕刻， 并形成第一遮光膜圖案23 (圖7D)。
由此，第一掩模圖案30和/或第三掩模圖案32對應于具有第一遮光膜 圖案23和第二遮光膜圖案24的重疊區域，而第二掩模圖案31對應于只具有 第二遮光膜圖案24的區域。
在上述半色調掩模制造方法中，曝光步驟在膜形成步驟之后進行。在 這種情況下，遮蔽了對準標記，使得膜無法覆蓋對準標記。或是在曝光步 驟之前，進行去除對準標記上的覆蓋膜的去除步驟。這種處理防止了掩模 的對準精度的降低。
在上述半色調掩模制造方法中，曝光步驟進行兩次。然而，只進行一 次曝光步驟的制造如下也可實現。此制造方法參照圖8A到8F說明。
首先，第二遮光膜24a和第一遮光膜23a在玻璃基板21上順序形成，并 將抗蝕劑29a涂敷到上面(圖8A)。并通過曝光形成潛像29c。通過對該潛 像顯影，形成包括厚膜抗蝕層和薄膜抗蝕層的抗蝕圖案29b (圖8B和圖 8C)。
第一遮光膜23a和第二遮光膜24a通過利用作為蝕刻掩模的抗蝕圖案29b被蝕刻，并形成第一遮光圖案23b和第二遮光圖案24b (圖8D)。
然后，抗蝕圖案29d通過利用灰化或類似方式均勻地只去除預定量的 抗蝕圖案29b而形成。在此，待去除的預定量為等于薄抗蝕層的厚度量。 而第一遮光膜圖案23通過利用抗蝕圖案29d蝕刻第一遮光圖案23b而形成 (圖8E和圖8F)。
由此，第一掩模圖案30和/或第三掩模圖案32對應于具有第一遮光膜 圖案23和第二遮光膜圖案24的重疊區域，而第二掩模圖案31對應于只具有 第二遮光膜圖案24的區域。
由于上述半色調掩模的第一掩模圖案和第三掩模圖案具有相同的膜 厚度，所以這些透射系數為相同的值。
然而，還可能存在需要通過第一掩模圖案和第三掩模圖案改變透射系 數的情況。在這種情況下，第三掩模圖案的膜厚度應該具有與第一掩模圖 案相比不同的膜厚度。然而，在線形的第三掩模圖案中，曝光光線的環繞 比(wraparoundratio)變大。為此，對應于第三掩模圖案形成的抗蝕圖案 的膜厚度傾向于變為比具有大寬度的第一掩模圖案薄。因此，當確定第三 掩模圖案的膜厚度時，必須考慮上述實際情況。
鉻、鉭和硅化鉬可以作為第二遮光膜的材料使用。可以使用主要成分 包含鉻的氧化鉻、氮氧化鉻和氟氧化鉻。
作為第一遮光膜的材料，可以使用主要成分包含鉻的膜、以及層疊主 要成分包含鉻的膜和主要成分包含鉅、硅化鉬以及鉻中的一種的膜的多層 膜。鉻、氮化鉻以及氟化鉻可以作為主要成分包含鉻的膜的示例。作為多 層膜，可以示例主要成分包含氮化鉻的膜的層疊膜和主要成分包含氧化鉻 或氮氧化鉻的膜。
還可以提供間層膜以插入第一遮光膜和第二遮光膜之間。作為這種間 層膜，可以示例包含主要成分為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧 化鉿、氧化鋯、氧化鉭、氧化鉬、氧化硅鉅、氧化硅鉬、氟化鉻、氟氧化 鉻、氧化錫、氧化銦、氧化銦錫以及氧化鋅中的至少一種的膜，該膜具有 組合的純度。
曝光的第一掩模圖案的透射系數T1、第二掩模圖案的透射系數T2以 及第三掩模圖案的透射系數T3確定這種材料的種類和膜厚度，使得可以滿
足0%^丁1<5%、 10^12570%以及5%^丁3510%。通過這些，通過利用半色 調掩模形成的抗蝕圖案變為適當的膜厚度。
如圖9所示，優選形成為第三掩模圖案和第二掩模圖案的邊緣之間的 距離d可以滿足0,Sd化5拜。對于第三掩模圖案的線寬Lwl，優選滿足 0.5 pm^LwK3 ,，而對于相鄰圖案的間隙Lw2 ，優選滿足O.l pi^Lw2<10.0 jim。對于第二掩模圖案的面積，優選為第一掩模圖案和第 三掩模圖案的面積和的10%或更多。通過設立掩模圖案所包含的材料、膜
厚度、尺寸等以便滿足上述條件，可以形成具有適當的膜厚度的抗蝕圖案。 圖10顯示了通過測量兩個樣品抗蝕圖案的寬度L1的36個點確定第三
圖案對抗蝕圖案的寬度尺寸精度的影響的實驗結果。樣品l是通過利用具 有在圖3F所示的第二掩模圖案的邊緣中的第三掩模圖案的掩模圖案形成 的抗蝕圖案。樣品2是通過利用圖3D所示的僅有第二掩模圖案的掩模圖案 形成的抗蝕圖案。
在圖10中，由于一些測量結果具有相同的值，因此只說明了20個點的 測量結果。矩形區域中的條狀區域顯示了樣品1和樣品2的每個抗蝕圖案。
如圖10所示，樣品l的線寬Ll的測量結果為平均值是7.24iam，且標準 偏差值的三倍(3d)為0.762 ,，而樣品2的線寬L1的測量結果為平均值 是7.63)im，且標準偏差值的三倍(3ct)為1.565 pm。
如上所述，第三掩模圖案抑制了抗蝕膜的尺寸的變化且提高了尺寸精 度。由于第三掩模圖案可以與第一掩模圖案同時形成，所以該第三掩模圖 案可以獲得尺寸精度的改進，而不會增加任何特殊的步驟。
接下來將說明第三示例實施例。此實施例涉及通過利用上述半色調掩 模制造的垂直電場型LCD裝置。本實施例的半色調掩模還可應用到共面轉 換(In Plane Switching)型液晶顯示器。由于所述LCD裝置用作說明有源 矩陣型顯示設備的實例，所以該LCD裝置還可以應用到有機電致發光顯示 裝置等。
雖然反交錯型(inverted stagger type)(底部柵極型)作為TFT的實例 說明，但TFT也可以為交錯類型(頂部柵極形式)。反交錯型TFT具有柵電 極在半導體層的下側形成而源電極和漏電極在半導體層的上側形成的結構。
圖11顯示了液晶顯示裝置中的TFT基板1的俯視圖，而圖12顯示了一 個像素3的示意圖。
TFT基板1設置有玻璃基板2，掃描線4、數據線5、柵極端子7和數據 線端子9形成于此玻璃基板2上。柵極端子7和數據線端子9形成于TFT基板 l的端部區域中。
彼此相互連接的多個掃描線4和數據線5將顯示區域分隔成多個區域。 一個分隔部分的區域對應于一個像素3，而TFTll和像素電極3a形成于每個 像素3中。掃描線4通過柵極導線6與柵極端子7電連接，數據線5通過信號 導線8與數據線端子9電連接。TFTll的柵電極4a連接到掃描線4， TFT11的 漏電極5a連接到數據線5。
當柵電極4a的電勢根據掃描線4的信號改變時導通及截止TFT11。當 TFTll在導通狀態時，數據線5的信號通過漏電極5a和源電極5b施加到像素 電極3a。
圖13A和圖13B具體顯示了TFT11的細節。圖13A詳細顯示了TFT11的 平面視圖，圖13B顯示了圖13A的X3-X3的截面圖。圖14A到圖14C顯示了 圖11中顯示的數據線端子9的細節。圖14A顯示了數據線端子9的平面視圖， 圖14B顯示了圖14A的X4-X4的截面圖，圖14C顯示了圖14A的X5-X5截面圖。
如圖13B所示，接觸層10a、漏電極5a以及源電極5b形成于半導體層10 上。柵極絕緣膜12和柵電極4a形成于半導體層10下方。源電極5b通過形成 于鈍化膜12a中的接觸孔12b與像素電極3a連接。柵電極4a和掃描線4由相 同的金屬膜形成，而漏電極5a和數據線5由相同的金屬膜形成。
如圖14B以及圖14C所示，數據線端子9和信號導線8為柵極絕緣膜12、 半導體層IO、接觸層10a、數據線端子電極5c以及鈍化膜12a的層狀產品。 然而，數據線端子9與信號導線8的不同之處在于，接觸孔12b形成于數據 線端子9的鈍化膜12a中，并且數據線端子電極5c和像素電極3a連接到數據 線端子9。數據線端子9和信號導線8中的半導體層10的寬度尺寸與數據線 端子電極5c的寬度尺寸相同。
下面將參照圖15A到圖15F、圖16A到16E以及圖17A到圖17E說明這種
TFT基板1的制造方法。
圖15A到圖15F顯示了一直到形成抗蝕圖案的過程簡圖，圖16A到16E 顯示了一直到通過回流抗蝕圖案蝕刻的過程簡圖，圖17A到圖17E顯示了 一直到形成透明電極的過程簡圖。
在圖15A中，左側圖是對應于圖3A的TFT區域的俯視圖，中間圖是對 應于圖3C的數據線端子的俯視圖，右側圖是設置有與圖3E相對應的第三 掩模圖案的數據線端子的俯視圖。而在圖15B到圖15F、圖16A到16E以及 圖17A到圖17E的每個中，圖的左側部分顯示了圖15A的X9-X9截面圖，圖 的中間部分顯示了X10-X10截面圖，圖的右側部分顯示了X11-X11截面圖。 此后，當區分圖的左側部分、圖的中間部分和圖的右側部分時，"L"、 "M" 和和"R"附加到圖號的后面。例如，圖15A的左側部分表示為圖15A-L，圖 15A的中間部分表示為圖15A-M，圖15A的右側部分表示為圖15A-R。
下面將參照圖15A到圖15F說明一直到形成抗蝕圖案的制造方法。首 先，柵電極4a通過在玻璃基板2上形成金屬膜、并利用公知的光刻加工技 術、蝕刻技術等加工此金屬膜形成(圖15B)。此時，掃描線(未示出)也 通過加工與柵電極4a相同的金屬膜形成。然而，由于數據線端子9和數據 線5都沒有對應于柵電極4a的配線層，所以蝕刻且不保留此區域的金屬膜 (圖15B-M和圖15B-R)。
由鋁、鉬、鉻以及包含這些金屬作為主要成分的合金等制成的金屬膜 通過利用濺射法形成100nm-500nm的厚度。
接下來，諸如氮化硅膜等的柵極絕緣膜12、包含非晶硅(a-Si)的半 導體層IO、包含高雜質濃度n+非晶硅(a-n+SO的接觸層10a、以及包含鉻 和鋁等的合金的數據線端子電極5c中的每個膜以此順序層疊(圖15C)。柵 極絕緣膜12、半導體層10以及接觸層10a通過利用離子-CVD法形成，并且 每個膜的厚度分別為大約400nm、 300nm和50nm。數據線端子電極5c的膜 厚度為大約250nm。
接著，涂敷正性類型的光致抗蝕劑，并在8(TC-10(TC的溫度下進行熱 處理。通過熱處理去除光致抗蝕劑中的溶劑成分并形成抗蝕膜13(圖15D)。
然后，通過利用具有預定圖案的上述半色調掩模16進行曝光處理(圖 15E)。半色調掩模16的圖案包括第一掩模圖案321， 322和323、第二掩模圖 案341和342、以及第三掩模圖案331和332。
由于圖15E為圖15A的X9-X9截面圖，因此第三掩模圖案331在圖15E 中未示出。抗蝕膜13根據第一掩模圖案321， 322和323、第二掩模圖案341 和342、以及第三掩模圖案331和332的透射系數曝光。當曝光后，通過顯 影液(例如，堿溶液)進行顯影處理(圖15F)。
由此，形成其對應于第一掩模圖案321、 322和323的膜厚度為大約 1.5nm-2.5iim的第一抗蝕圖案321a、 322a以及323a。形成其對應于第二掩 模圖案341和342的膜厚度為大約0.2^im-1.5pm的第二抗蝕圖案341a和 342a。形成其對應于第三掩模圖案331和332形成膜厚度為大約 1.5nm-2.5pm的第三抗蝕圖案332a。第一抗蝕圖案321a、 322a以及323a的 膜厚度比第二抗蝕圖341a和342a的膜厚度厚。
第三抗蝕圖案332a形成于具有高精度寬度尺寸的第二抗蝕圖案341a 和342a的邊緣中，并通過其抑制寬度尺寸的變化。
接下來將參照圖16A到圖16E說明進行抗蝕圖案的回流處理的制造方法。
首先，通過利用作為蝕刻掩模的第一抗蝕圖案321a, 322a以及323a、 第二抗蝕圖案341a和342a、以及輔助抗蝕圖案332a對數據線端子電極5c和 接觸層10a進行干燥蝕刻。(圖16B)。
通過此蝕刻步驟形成漏電極5a、源電極5b、數據線5以及接觸層10a。 通過將源極區域的接觸層10a和漏極區域分開在半導體層10中形成通道 (圖16B-L)。
數據線5、數據線端子9和信號導線8在圖11中示出而在圖16A到16E中 未示出。形成數據線5、數據線端子9和信號導線8中的每一個的數據線端 子電極5c和接觸層10a (圖16B-M、圖16B-R)。
當蝕刻數據線端子電極5c和接觸層10a后，通過將玻璃基板2曝光在有 機溶劑的蒸氣中進行回流處理(圖16C)。作為有機溶劑，可以示例丙酮和 丙二醇單乙醚。作為曝光時間，可以示例為大約0.1到3分鐘。
有機溶劑滲透抗蝕劑且抗蝕劑熔化并開始回流。當抗蝕圖案開始回流 時，厚膜的第一抗蝕圖案321a、 322a和323a散布，并形成第一回流抗蝕圖
案321b、 322b和323b。
此時，第一回流抗蝕圖案321b和第一回流抗蝕圖案322b在區域K中合為一體(圖16D-L)。此合為一體的區域對應于TFT的通道區域。
回流還進行到第二抗蝕圖案341a和342a，且回流轉入到第二回流抗蝕
圖案341b和342b。然而，即使第二抗蝕圖案341a和342a進行回流，由于抗
蝕劑的表面張力，所述第二抗蝕圖案也不會散布很多，且形狀的變化很小。 因此，由于回流程度依賴于抗蝕圖案的厚度變化，所以抗蝕圖案的厚
度根據通過回流減少的抗蝕劑厚度以及以下蝕刻步驟要求的抗蝕特性設
由于與平坦部分相比，抗蝕圖案的邊緣部分容易通過蝕刻步驟去除， 所以寬度尺寸傾向于容易變化。如上所述，寬度尺寸的變化造成增加寄生 電容，所以損壞了圖像顯示特性。
因此，在本發明中，通過預測抗蝕劑的邊緣部分通過蝕刻過程被去除，
第三抗蝕圖案331a和332a形成有厚膜。由于第三抗蝕圖案331a和332a為具
有窄寬度的線形，所以當抗蝕圖案的熔化散布很小時具有表面張力的效 果。因此，所述第三抗蝕圖案變為可能抑制第二抗蝕圖案341a和342a的尺
寸的變化。
對于第三掩模圖案，當在第二掩模圖案中對應于漏電極5a和源電極5b 的相對區域設置第三掩模圖案時，該第三掩模圖案優選具有大于至少9 ^11112的面積。對于第三掩模圖案，當在第二掩模圖案中對應于接觸孔設置 第三掩模圖案時，優選具有大于至少9|^12的面積。因此，通過設立第三掩 模圖案的面積，平衡試圖散布的力和通過表面張力產生的力，并抑制第二 抗蝕圖案341a和342a的尺寸變化。
接下來，這種回流抗蝕劑用作蝕刻掩模，并蝕刻半導體層10(圖16D)。
例如，通過反應性離子蝕刻方法進行蝕刻。
由于對應于源極區域和漏極區域的第一回流抗蝕圖案321b和第一回
流抗蝕圖案322b在區域K中合為一體，所以形成與源極區域、通道區域和
漏極區域形成一體的半導體區域。
接著將參照圖17A到17E說明一直到形成透明電極的制造方法。當剝 離回流抗蝕劑后，氮化硅膜或氧化硅膜的鈍化膜12a形成于整個表面上(圖 17A)。
抗蝕劑50涂敷在鈍化膜12a上，然后，通過利用設置有對應于接觸孔12b的掩模圖案55a的掩模54進行曝光處理并形成潛像50a (圖17B)。
然后，通過利用作為蝕刻掩模的顯影抗蝕圖案蝕刻鈍化膜12a并形成接觸孔12b (圖17C)。
接下來，透明導電膜56 (例如，ITO (氧化銦錫))形成于整個表面上，并將抗蝕劑57涂敷到該透明導電膜上。當通過利用掩模58并形成潛像57a進行曝光處理后，進行顯影處理并形成抗蝕圖案(圖17D)。
通過利用作為刻蝕掩模的此抗蝕圖案蝕刻透明導電膜56，并形成數據線端子區域的像素電極3a和透明電極3b (圖17E)。
圖18是利用以此方式形成的TFT基板的液晶顯示器的截面圖。 LCD裝置70包括通過上述方法生產的TFT基板71、彩色濾光片、黑矩陣、相對電極、其上形成對準膜等的相對基板72、填充在相對基板72和TFT基板71之間的液晶73、在TFT基板71中輻射光線的背光單元74以及偏光板75等。
TFT通過來自掃描線的信號進行選擇，且TFT執行導通和截止控制。 當TFT在導通狀態時，數據線的信號被施加到像素電極。
由于固定電壓施加到相對電極，所以在像素電極和相對電極之間產生 電場。液晶73的偏轉方向根據電場改變。因此，改變對來自背光單元74 的入射光線的透射系數。由此可以顯示圖像。
此時，因為掃描線和數據線的線寬以及TFT的通道寬度具有設計值尺寸，所以抑制了寄生電容的增加，且沒有顯示不均衡的高清晰度的圖像顯 示變為可能。
雖然本發明己經參照其示例實施例進行了特別顯示和說明，但本發明 不局限于這些實施例。應該理解，本領域的普通技術人員在不脫離由權利 要求限定的本發明的本質和范圍的前提下可以做出形式和細節上的各種 變更。
權利要求
1.一種用于形成具有不同膜厚度的抗蝕圖案的半色調掩模，包括第一掩模圖案，所述第一掩模圖案用于形成第一抗蝕圖案；第二掩模圖案，所述第二掩模圖案用于形成具有小于所述第一抗蝕圖案的膜厚度的膜厚度的第二抗蝕圖案；以及第三掩模圖案，所述第三掩模圖案形成所述第二掩模圖案的至少部分邊緣區域，并用于形成具有大于所述第二抗蝕圖案的膜厚度的膜厚度的第三抗蝕圖案。
2. 根據權利要求l所述的半色調掩模，其中所述半色調掩模用于正性抗蝕劑的曝光所采用的第三掩模圖案的透 射系數被設定為小于所述第二掩模圖案的透射系數的值，而所述半色調掩 模用于負性抗蝕劑的曝光所采用的第三掩模圖案的透射系數被設定為大 于所述第二掩模圖案的透射系數的值。
3. 根據權利要求l所述的半色調掩模，其中-所述第三掩模圖案為具有預定寬度的線形圖案。
4. 根據權利要求3所述的半色調掩模，其中所述第三掩模圖案的線寬在0.5pm -34111的范圍內。
5. 根據權利要求3所述的半色調掩模，其中所述第三掩模圖案的形成位置在向該圖案內部的方向上距離所述第 二掩模圖案的邊緣0, -1.5 pm 。
6. 根據權利要求3所述的半色調掩模，其中所述第三掩模圖案以1.0pm -3^1111的相對間隔形成到所述第二掩模圖 案的相對邊緣中。
7. 根據權利要求l所述的半色調掩模，其中所述第二掩模圖案的面積比所述第一掩模圖案和所述第三掩模圖案 的總面積大10%或更多。
8. 根據權利要求l所述的半色調掩模，其中所述第一掩模圖案的透射系數T1為0≤ T1≤ 5%,所述第二掩模圖案的透射系數T2為10%≤ T2≤ 70%，所述第三掩模圖案的透射系數T3為5%
9. 根據權利要求l所述的半色調掩模，其中所述第二掩模圖案為主要成分包括鉭、硅化鉬以及鉻中的一種的膜；以及所述第一掩模圖案和所述第三掩模圖案為至少層疊主要成分包括鉻 的膜以及主要成分包括鉭、硅化鉬以及鉻中的一種的膜的多層膜。
10. 根據權利要求9所述的半色調掩模，其中所述多層膜包括包含主要成分為氮化鉻的膜以及包含主要成分為氧 化鉻或氮氧化鉻的膜。 _
11. 根據權利要求9所述的半色調掩模，其中 所述多層膜通過間層層疊在所述第二掩模圖案上；所述間層包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯、 氧化鉭、氧化鉬、氧化硅鉭、氧化硅鉬、氟化鉻、氟氧化鉻、氧化錫、氧 化銦、氧化銦錫以及氧化鋅中的至少一種。
12. —種具有漏電極、源電極和數據線至少利用半色調掩模形成的 TFT的有源矩陣型顯示設備，包括半色調掩模，所述半色調掩模包括第一掩模圖案、具有小于所述第一 掩模圖案的透射系數的透射系數的第二掩模圖案、以及形成至少部分所述 第二掩模圖案的邊緣區域的第三掩模圖案，并且所述半色調掩模具有介于所述第一掩模圖案和所述第二掩模圖案的透射系數之間的透射系數；以及TFT通道附近的漏電極和源電極對應于所述第一掩模圖案并被形成， 并且遠離所述TFT通道附近的漏電極和源電極以及數據線對應于所述第二掩模圖案和所述第三掩模圖案并被形成。
13. —種制造具有不同透射系數的掩模圖案的半色調掩模的方法，包括形成第一遮光膜的步驟；通過使所述第一遮光膜形成圖案形成第一圖案和窄寬度的第三圖案 的步驟；在所述第一圖案上形成第二遮光膜的步驟；以及通過使所述第二遮光膜形成圖案形成第二圖案的步驟，其中至少只有所述第二圖案的區域的透射系數小于所述第一圖案和所述第三圖案的重疊區域的透射系數。
14. 一種制造具有不同透射系數的掩模圖案的半色調掩模的方法，包括順序形成第二遮光膜、第一遮光膜以及抗蝕劑的步驟；通過使所述抗蝕劑形成圖案形成不同膜厚度的抗蝕圖案的步驟；通過利用用于蝕刻掩模的所述抗蝕圖案并蝕刻所述第二遮光膜和所述第一遮光膜形成第二圖案的步驟；通過均勻地蝕刻所述抗蝕圖案去除與所述抗蝕圖案中的薄膜區域的厚度相對應的量的步驟；以及通過利用用于蝕刻掩模的被均勻蝕刻的所述抗蝕圖案，并蝕刻所述第一遮光膜，形成第一圖案和第三圖案的步驟，其中至少只有所述第二圖案的區域的透射系數小于所述第一圖案和所述第三圖案的重疊區域的透射系數。
全文摘要
一種用于形成具有不同膜厚度的不同抗蝕圖案的半色調掩模，所述半色調掩模包括用于形成第一抗蝕圖案的第一掩模圖案；用于形成具有小于第一抗蝕圖案的膜厚度的第二抗蝕圖案的第二掩模圖案；以及形成第二掩模圖案的至少部分邊緣區域的第三掩模圖案。第三掩模圖案用于形成具有大于第二抗蝕圖案的膜厚度的第三抗蝕圖案。
文檔編號G03F1/68GK101344716SQ20081013614
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月10日 優先權日2007年7月10日
發明者城戶秀作, 赤神和昭 申請人:Nec液晶技術株式會社