專利名稱：多色調光掩模、多色調光掩模的制造方法和圖案轉印方法
技術領域：
本發明涉及用于例如制造液晶顯示裝置等平板顯示器(Flat Panel Display:以 下稱為FPD)等的多色調光掩模(多階調7才卜7 7々)、該多色調光掩模的制造方法和圖 案(“夕一 > )轉印(転寫)方法。
背景技術：
例如，液晶顯示裝置中使用的TFT (薄膜晶體管)基板是使用在透明基板上形成有 由遮光部和透光部構成的轉印圖案的光掩模，經過例如5次 6次的光刻工序而制造的。近 年來，為了減少光刻工序數，開始使用在透明基板上形成有包含遮光部、半透光部、透光部 的轉印圖案的多色調光掩模(參照日本特開2007-249198號公報)。

發明內容
上述的多色調光掩模中，已知有在其半透光部形成有具有所期望的曝光光透過率 的半透光膜的多色調光掩模。通常，在制造各種FPD用掩模時，半透光部的透過率(中心值 和分布的容許范圍)作為規格(仕様)而被確定，例如，有時以i線的透過率作為代表波長， 相對于該波長的透過率被指定為規格，等等。該規格根據掩模用戶將要進行的薄膜加工的 條件來確定。特別地，對于掩模用戶來說，為了以良好的重現性在已經確定的薄膜加工條件 的范圍內進行準確的加工，精確地控制掩模的透過率是非常重要的。另一方面，準備各種各 樣的透過率規格的光掩模時，為了獲得目標透過率，需要對使用的半透光膜的材料組成和 膜厚分別進行選擇。在此，若為了對半透光膜的透過率進行微調，而選擇新穎的材料組成， 則效率低，從這一觀點出發，可以考慮的是在確定材料組成后通過膜厚來調整半透光膜的 透過率。然而，通過這種調整來可靠地滿足(充足)各掩模所規定的透過率規格(中心值、 分布)未必是容易的。于是，通過本發明人的研究，發現在FPD用多色調光掩模的制造中，不僅考慮某波 長下半透光部的透過率控制，還考慮該透過率波長依賴性(波長依存性)來選擇最佳方案， 這對于掩模用戶來說是極其重要的。掩模用戶使用的曝光機所具備的光源通常照射i線 g線的范圍的光，存在由裝 置產生的個體差異，有的i線的強度相對大，有的g線的強度相對大，并且光源有時會隨時 間變化。因此，根據所使用的曝光機的不同，被照射至多色調光掩模的曝光光的波長分布不 同，受這些影響，設于被轉印體上的抗蝕劑膜接受到的光的強度(曝光光量)會發生變化。 也就是說，被轉印體上得到的抗蝕劑圖案的形狀、殘膜量會根據曝光光的波長分布而變化。僅憑這一點也可以認為，用于多色調光掩模的半透光膜優選透過率的波長依賴性 小(即曝光波長范圍中的透過率的波長依賴性的曲線平坦)。但是，根據本發明人的發現， 這樣的半透光膜不一定是有利的。例如，欲利用曝光機將多色調光掩模所形成的轉印圖案轉印至被轉印體上的抗 蝕劑膜時，根據轉印圖案所包含的圖案的線寬的不同，實際到達抗蝕劑的曝光光的強度是不同的。這是因為，上述圖案的線寬變得微小，越接近曝光光的波長，曝光光越不析像(解 像)。即，例如在包含不足10 μ m的線寬的轉印圖案的情況下，曝光光的波長范圍中，越是長 波長側(g線側)的光，越不易使該圖案析像，到達抗蝕劑膜的光強度越小。因此，僅使用精確控制了代表波長(例如i線)下的透過率的半透光膜時，不能確 定通過使用掩模的圖案轉印而得到的抗蝕劑圖案形狀，而且即使使用透過率的波長依賴性 小的膜材料，實際的抗蝕劑圖案形狀也不穩定。另一方面，多色調光掩模的半透光部中使用的半透光膜具有源于其材料的分光透 過特性。由此，在曝光光波長(包含i線 g線)的范圍內，選擇具有所期望的透過率的波 長依賴性的半透光膜及其膜厚，則不僅能夠得到想要獲得的透過率，還能抵消或緩和上述 的由圖案線寬所致的波長依賴性、曝光條件的分光特性，穩定地在被轉印體上形成具有所 期望的抗蝕劑殘膜的抗蝕劑圖案。換而言之，對于具有規定的圖案線寬、具有規定的透過率 (膜固有的透過率)的半透光膜，有用的方式是減小使用該半透光膜所形成的半透光部的、 有效曝光光透過率的波長依賴性，為此需要將所使用的膜的透過率和波長依賴性分別控制 在所期望值的范圍內的自由度。另外，當將一旦確立的被轉印體(薄膜等)的加工條件保持不變而尋求新的多色 調光掩模時，需要獲得與現有的光掩模具有相等的分光特性的多色調光掩模。這種情況下， 并非僅減少多色調光掩模所具有的透過率波長依賴性，而將其控制在所期望的值的范圍內 也是有用的。S卩，發現了將半透光部的透過率的絕對值和其波長依賴性同時控制在所期望的范 圍是有利的。但是，現有的多色調光掩模中，很難任意選擇半透光部對曝光光的透過率的波長 依賴性。只要確定用于半透光部的膜材就能通過膜厚控制該透過率，而將透過率波長依賴 性控制為所期望的曲線(力一 并不容易。于是，本發明人研究了能夠在所期望的范圍內 獲得透過率的絕對值和透過率波長依賴性傾向的光掩模制造方法。并且，本發明人對實際 的FPD生產工序中優選使用的多色調光掩模的分光特性進行了研究，結果完成了本發明。S卩，本發明的目的在于提供能夠對半透光部的透過率進行微調、能夠任意選擇半 透光部對曝光光的透過率的波長依賴性的多色調光掩模及該多色調光掩模的制造方法。并 且，本發明的目的在于提供一種能夠通過使用所述多色調光掩模來改善FPD的制造成品 率、降低制造成本的圖案轉印方法。本發明的第1方案是一種多色調光掩模，其是在透明基板上形成有規定的轉印圖 案的多色調光掩模，所述規定的轉印圖案含有遮光部、透光部和半透光部，其中，所述遮光 部在所述透明基板上層積有半透光膜和遮光膜，所述透光部是所述透明基板露出而成的， 所述半透光部是形成于所述透明基板上的所述半透光膜露出而成的，所述半透光膜具有第 1半透光層和層積于所述第1半透光層上的第2半透光層，以使構成所述半透光部的所述第 2半透光層的膜厚小于構成所述遮光部的所述第2半透光層的膜厚的方式進行了減膜(在 本發明中，減膜是指減小或減薄膜的厚度)。本發明的第2方案是第1方案所述的多色調光掩模，其中，通過構成所述半透光部 的所述第1半透光層和經減膜的所述第2半透光層，所述半透光部對波長為365nm 436nm 的范圍的光的透過率具有 10%的波長依賴性。
本發明的第3方案是第1或第2方案所述的多色調光掩模，其中，對于波長為 365nm 436nm的范圍的光，構成所述半透光部的所述第2半透光層的透過率的波長依賴性 與構成所述半透光部的所述第1半透光層的透過率的波長依賴性相互不同。本發明的第4方案是第1 第3方案的任一方案所述的多色調光掩模，其中，以構 成所述半透光部的所述第2半透光層的膜厚小于構成所述遮光部的所述第2半透光層的膜 厚的97%的方式進行了減膜。本發明的第5方案是第1或第2方案所述的多色調光掩模，其中，對于波長為 365nm 436nm的光，構成所述半透光部的所述第1半透光層與所述第2半透光層的層積層 的透過率為3% 60%。本發明的第6方案是第1 第5方案的任一方案所述的多色調光掩模，其中，其還 具備高透過率半透光部，所述高透過率半透光部是形成于所述透明基板上的所述第1半透 光層露出而成的。本發明的第7方案是第1 第6方案的任一方案所述的多色調光掩模，其中，所述 第2半透光層含有硅化鉬( 'J y r y-y 'J F )或其化合物。本發明的第8方案是第1 第7的任一方案所述的多色調光掩模，其中，所述第1 半透光層和所述第2半透光層彼此對對方的蝕刻條件具有耐性。本發明的第9方案是一種多色調光掩模的制造方法，其通過對形成于透明基板上 的半透光膜和遮光膜分別進行構圖來形成含有遮光部、透光部和具有規定透過率的半透光 部的轉印圖案，其中，所述多色調光掩模的制造方法包括準備光掩模坯體(7才卜^，> ”)的工序，該光掩模坯體在透明基板上形成有包含第1半透光層、第2半透光層的半透光 膜進而層積有遮光膜；和通過對所述半透光膜和所述遮光膜分別進行構圖來形成所述遮光 部、所述透光部、所述半透光部的工序，形成所述半透光部時，對形成于所述第1半透光層 上的所述第2半透光層進行規定量的減膜，從而通過所述第1半透光層與經減膜的所述第 2半透光層之間的層積來制成所述具有規定的透過率的半透光部。本發明的第10方案是第9方案所述的多色調光掩模的制造方法，其中，在對所述 第2半透光層膜進行減膜的工序中，使由于所述遮光膜被蝕刻而露出的所述第2半透光層 與化學藥劑(薬液)接觸。本發明的第11方案是一種圖案轉印方法，其具有如下工序隔著第1 第8任意 方案所述的多色調光掩模或基于第9或第10方案所述的制造方法的多色調光掩模，向被轉 印體照射包含i線 g線的光的曝光光，將所述轉印圖案轉印至在所述被轉印體上形成的 抗蝕劑膜。根據本發明，能夠提供多色調光掩模及該多色調光掩模的制造方法，所述多色調 光掩模能夠對半透光部的透過率進行微調，能夠選擇半透光部對曝光光的透過率的波長依 賴性。并且，根據本發明，能夠提供一種圖案轉印方法，其能夠通過使用所述多色調光掩模 來改善FPD的制造成品率、降低制造成本。


圖IA是本發明的一實施方式涉及的多色調光掩模的部分截面圖(示意圖)。圖IB是通過使用該多色調光掩模的圖案轉印工序而在被轉印體上形成的抗蝕劑圖案的部分截面圖。圖2是例示本發明的一實施方式涉及的多色調光掩模的制造工序的流程的概略 圖。圖3A是本發明的另一實施方式涉及的多色調光掩模的部分截面圖(示意圖)。圖3B是通過使用該多色調光掩模的圖案轉印工序而在被轉印體上形成的抗蝕劑 圖案的部分截面圖。圖4是例示本發明的另一實施方式涉及的多色調光掩模的制造工序的流程的概 略圖。圖5是分別例示由含有鉻的材料構成的薄膜的透過率的波長依賴性和由硅化鉬 系材料構成的薄膜的透過率的波長依賴性的曲線圖。
具體實施例方式<本發明的一實施方式>以下參照附圖對本發明的一實施方式進行說明。圖IA是本實施方式涉及的多色調光掩模100的部分截面圖(示意圖)，圖IB是通 過使用該多色調光掩模100的圖案轉印工序而在被轉印體1上形成的抗蝕劑圖案4p的部 分截面圖(示意圖)。圖2是例示本實施方式涉及的多色調光掩模100的制造工序的流程 的概略圖。圖5是分別例示由含有鉻的材料構成的薄膜的透過率的波長依賴性和由硅化鉬 或其化合物構成的薄膜的透過率的波長依賴性的曲線圖。本發明中，所述“硅化鉬或其化合物”是指至少由Mo和Si構成的化合物。(1)多色調光掩模的構成圖IA所示的多色調光掩模100用于制造例如液晶顯示裝置(LCD)的薄膜晶體管 (TFT)、濾色器、等離子顯示面板(PDP)等。其中，圖1A、圖2例示出光掩模的層積結構，實際 的圖案不限于與此相同。多色調光掩模100具有轉印圖案，該轉印圖案含有使用該多色調光掩模100時遮 住曝光光(光透過率大致為0% )的遮光部121 ；將曝光光的透過率降低至3 60% (設 充分寬(十分t二広…)的透光部的透過率為100%時。以下相同)、優選5 50%程度的 半透光部122 ；100%透過曝光光的透光部124。上述中，充分寬是指相對于曝光光學體系的 分辨度(解像度)充分寬，即圖案的線寬(線幅)變化不對透過率產生影響的寬度，例如指 20 μ m見方以上的寬度。遮光部121在玻璃基板等透明基板110上依次層積半透光膜111和遮光膜112而 成。并且，半透光部122是形成于透明基板110上的半透光膜111的上表面(上面)露出而 成的。其中，半透光膜111具有依次層積的第1半透光層Illa和第2半透光層111b。艮口， 遮光部121在玻璃基板等透明基板110上依次層積第1半透光層111a、第2半透光層Illb 和遮光膜112而成。并且，半透光部122在透明基板110上依次層積第1半透光層11 Ia和 第2半透光層111b，同時第2半透光層Illb的上表面露出而成。并且，透光部124是玻璃 基板等透明基板110的上表面露出而成。其中，關于第1半透光層111a、第2半透光層Illb 和遮光膜112被構圖的狀況(様子)將后述。透明基板110是作為由例如石英(SiO2)玻璃、包含Si02、A1203、B2O3> R0、R2O等的低膨脹玻璃等構成的平板而構成。透明基板110的主面(正面及背面(裹面))通過研磨 等而平坦且平滑地構成。對于透明基板110，可以形成例如一邊為300mm以上的方形，可以 形成例如一邊為2000 2400mm的矩形。透明基板110的厚度例如可以為3mm 20mm。遮光膜112以鉻(Cr)為主成分。其中，在遮光膜112的表面設置Cr化合物(CrO、 CrC、CrN等)的層時，可以使其表面具有反射抑制功能。遮光膜112被構成為可以使用例 如由含有硝酸鈰銨((NH4)2Ce(NO3)6)和高氯酸(HClO4)的純水構成的鉻用蝕刻液進行蝕刻。第1半透光層Illa例如由含有鉻(Cr)的材料構成，例如由氮化鉻(CrN)、氧化鉻 (CrO)、氧氮化鉻(CrON)、碳化鉻(CrC)、氟化鉻(CrF)等構成。第1半透光層Illa被構成為 能夠使用上述的鉻用蝕刻液進行蝕刻。并且，第1半透光層Illa對氟(F)系的蝕刻液(或 蝕刻氣體)具有蝕刻耐性，如后述那樣使用氟(F)系蝕刻液(或蝕刻氣體)對第2半透光 層Illb進行蝕刻時能夠起到蝕刻阻擋(- ^ f > V ；^卜^ “ )層的作用。第2半透光層Illb由硅化鉬或其化合物構成，例如可以由MoSi、MoSi2, MoSiN, MoSi0N、MoSiC0N等構成。第2半透光層Illb構成為能夠使用氟(F)系的蝕刻液(或蝕刻 氣體)進行蝕刻。并且，第2半透光層Illb優選對鉻用蝕刻液(或蝕刻氣體)具有蝕刻耐 性。圖IB例示出通過使用多色調光掩模(此處為3級色度光掩模(3階調7才卜^ ” ))100的圖案轉印工序而在被轉印體1上形成的抗蝕劑圖案4p的部分截面圖。抗蝕劑 圖案4p如下形成隔著多色調光掩模100對在被轉印體1上形成的正性抗蝕劑膜4照射曝 光光，顯影，由此形成抗蝕劑圖案4p。被轉印體1具有基板2和在基板2上依次層積的金屬 薄膜、絕緣層、半導體層等任意的被加工層3a 3c，正性抗蝕劑膜4預先以均勻的厚度在被 加工層3c上形成。其中，可以將被加工層3b構成為對被加工層3c的蝕刻具有耐性，將被 加工層3a構成為對被加工層3b的蝕刻具有耐性。隔著多色調光掩模100對正性抗蝕劑膜4照射曝光光時，在遮光部121，曝光光并 不透過，并且，曝光光的光量按照半透光部122、透光部124的順序階梯式地增加。于是，正 性抗蝕劑膜4在分別對應遮光部121、半透光部122的各區域膜厚依次變薄，在對應透光部 124的區域被除去。如此地，在被轉印體1上形成膜厚呈階梯式不同的抗蝕劑圖案4p。形成抗蝕劑圖案4p后，可以從表面側起將在未被抗蝕劑圖案4p覆蓋的區域(對 應透光部124的區域)而露出的被加工層3c 3a依次蝕刻除去(第1蝕刻)。并且，可 以對抗蝕劑圖案4p進行灰化(了” >夕‘)(減膜)，將膜厚薄的區域(對應半透光部122 的區域)除去，將新露出的被加工層3c、3b依次蝕刻除去(第2蝕刻)。如此地，通過使用 膜厚呈階梯式不同的抗蝕劑圖案4p，可以實施以往需要2張光掩模的工序，可以減少掩模 張數，可以簡化光刻工序。(2)半透光部的透過率及其波長依賴性如上所述，本實施方式涉及的半透光部122通過光學特性(例如由于組成的不同 所致的透過率的波長依賴性的特性)互不相同的第1半透光層Illa和第2半透光層Illb 依次層積而構成。并且，半透光部122構成為通過減膜對第2半透光層Illb的厚度進行調 整，由此可以對半透光部122對曝光光的透過率進行微調，或任意選擇該透過率的波長依 賴性。即，本實施方式涉及的第2半透光層Illb構成為起到調整層的作用，該調整層通過 減膜來對半透光部122的透過率進行微調或任意選擇該透過率的波長依賴性。
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首先對半透光部122的透過率的微調進行說明。對于由硅化鉬或其化合物構成的第2半透光層111b，可以對其表面用例如氟(F) 系蝕刻液等化學藥劑進行作用來減膜。另外，對于第2半透光層Illb的表面，可以通過與 堿或酸等的化學藥劑接觸來進行同樣的調整。本實施方式中，如后述那樣，通過向構成半透 光部122的第2半透光層Illb供給化學藥劑，能夠將該第2半透光層Illb的膜厚Tb減膜 至小于構成遮光部121的第2半透光層Illb的膜厚(即后述的光掩模坯體IOOb所具有的 第2半透光層Illb的膜厚)Ta的厚度，容易對半透光部122的透過率進行微調。具體地說，使構成半透光部122的第2半透光層Illb的減膜量例如為構成遮光部 121的第2半透光層Illb的膜厚Ta的3% 95%。即，進行減膜使構成半透光部122的第 2半透光層Illb的膜厚Tb為構成遮光部121的第2半透光層Illb的膜厚Ta的大于5% 且小于97%。并且，對于波長為365nm 436nm的光，使構成半透光部122的第2半透光 層Illb單獨的透過率為5% 80%，更優選為7% 70%。其中，構成遮光部121的第2 半透光層Illa的膜厚Ta與后述的加工前的光掩模坯體IOOb所具有的第2半透光層Illb 的膜厚相同。其結果，第1、第2半透光層的層積層的對上述波長光的透過率為3% 60%， 更優選為5 % 50 %。此時，第1半透光層單獨的透過率可以為5 80 %，可以優選為7 70%。接著，對半透光部122的透過率的波長依賴性的選擇進行說明。圖5是分別例示由含有鉻(Cr)的材料(構成第1半透光層Illa的材料)構成的 薄膜的透過率的波長依賴性和由硅化鉬或其化合物(構成第2半透光層Illb的材料)構 成的薄膜的透過率的波長依賴性的曲線圖。圖5的橫軸表示曝光光(照射至薄膜的光)的 波長(nm)，縱軸表示經曝光光照射的薄膜的光透過率(％ )。圖5的標記 表示由含有鉻 (Cr)的材料(此處為CrN)構成的薄膜的透過率，圖5的標記X表示由硅化鉬或其化合物 構成的薄膜的透過率。根據圖5可知，對波長包含365nm 436nm的曝光光(例如包含i線、h線、g線的 來自水銀燈的曝光光)，構成半透光部122的第2半透光層(由硅化鉬或其化合物構成的薄 膜)Illb的透過率的波長依賴性與構成半透光部122的第1半透光層(由含有鉻(Cr)的 材料構成的薄膜)Illa的透過率的波長依賴性是互不相同的。即，任一種材料都具有波長 越長透過率越升高的波長依賴性，但這種情況下，構成第2半透光層Illb的硅化鉬或其化 合物的透過率的波長依賴性比較大，構成第1半透光層Illa的含有鉻(此處為CrN)的材 料的透過率的波長依賴性比較小。需要說明的是，若選擇其他的材料，則也有可能使用波長 依賴性更大的半透光層。如上所述，為了向被轉印體上施加總是(常(二 )相同量的曝光量時，并不僅限于半 透光部的透過率的波長依賴性越小越好，有時主動使其變化是有效的。即，即使是使用具有 相同線寬的半透光部122的轉印圖案的情況，根據曝光光的波長分布，可在被轉印體上析 像(解像)的曝光光的強度也會有時增大有時降低(轉印圖案所致的波長依賴性)。根據 本發明人的認知，對于半透光部122的有效(実効的)透過率，不僅要考慮半透光部122中 使用的半透光膜對曝光光的透過率波長依賴性，還要同時考慮轉印圖案所致的透過率波長 依賴性。并且，為了向被轉印體上施加總是相同量的曝光量時，有時需要考慮曝光光的波長 分布，主動地改變形成半透光部的半透光膜的透過率的波長依賴性。但是，現有的多色調光掩模中，作為光掩模坯體而完成后，不能在光掩模制造工序中調整波長依賴性，任意選擇半 透光部對曝光光的透過率的波長依賴性是困難的。與此相對，根據本實施方式，通過將由含有鉻(Cr)的材料構成的第1半透光層 Illa和由硅化鉬或其化合物構成的第2半透光層Illb依次層積來構成半透光部122。并 且，如圖5所示，對于波長包含365nm 436nm的波長的曝光光，構成半透光部122的第2 半透光層Illb的透過率的波長依賴性與第1半透光層Illa的透過率的波長依賴性互不相 同。因此，能夠具有通過對構成半透光部122的第2半透光層Illb的厚度與第1半透光層 Illa的厚度的比率進行調整，來保持對半透光部122的透過率及其波長依賴性一起選擇的 自由度。例如，通過采用使構成半透光部122的第2半透光層Illb的厚度相對地薄于第1 半透光層Illa的厚度的構成，能夠控制(操作)半透光部122的透過率的波長依賴性使其 比較平坦(7，？卜)。并且，反過來采用使構成半透光部122的第2半透光層Illb的厚 度厚于第1半透光層Illa的厚度的構成，能夠增大半透光部122的透過率的波長依賴性 (接近由硅化鉬或其化合物構成的薄膜的透過率的波長依賴性)。本發明不限于上述例，本 發明具有的優點是，產生了對形成于半透光部的層積層的透過率波長依賴性進行控制的自 由度。需要說明的是，對于波長為365nm 436nm的波長光，構成半透光部122的第2半 透光層Illb的透過率的波長依賴性與第1半透光層Illa的透過率的波長依賴性可以是不 同的。例如，如圖5那樣將這些透過率以近似直線的方式描繪時，由于各直線的斜率不同而 具有在365nm 436nm的波長范圍內產生透過率差的情況下，優選上述兩者的波長依賴性 例如相互差異1. 5%以上。并且，通過對構成半透光部122的第2半透光層Illb的厚度與 第1半透光層Illa的厚度之比率進行調整，可以使形成于半透光部122的膜對上述波長光 的透過率構成為具有 10%的所期望的波長依賴性。即，可以將形成于半透光部122 的膜對上述波長光的透過率變動控制在所期望的數值的 10%。在實際形成有轉印圖 案的多色調光掩模100中，會產生依存于轉印圖案的半透光部122的波長依賴性，為了將其 抵消或使其緩和并達到穩定性高的轉印條件，形成于半透光部122的膜的透過率波長依賴 性在 10%的范圍內是理想的。另外，為了達到穩定性更高的轉印條件，形成于半透光 部122的膜的透過率波長依賴性為 4%是理想的。(3)多色調光掩模的制造方法接著，參照圖2對本實施方式涉及的多色調光掩模100的制造方法進行說明。(光掩模坯體準備工序)首先，準備光掩模坯體100b，該光掩模坯體IOOb如圖2(a)所例示那樣，在透明基 板110上依次形成有第1半透光層111a、第2半透光層111b、遮光膜112，在最上層形成有 第1抗蝕劑膜131。其中，第1抗蝕劑膜131可以由正性光致抗蝕劑材料或負性光致抗蝕劑 材料構成。以下的說明中，設第1抗蝕劑膜131由正性光致抗蝕劑材料形成。第1抗蝕劑 膜131例如可以通過旋涂、狹縫涂布等方法來形成。(第1構圖工序)接著，利用激光繪圖儀( > 一〒描畫機)等進行描繪曝光(描畫露光)，使第1抗 蝕劑膜131的一部分感光，利用噴射(7 > —)方式等方法向第1抗蝕劑膜131供給顯 影液進行顯影，形成覆蓋遮光部121的形成予定區域的第1抗蝕劑圖案131p。圖2(b)例示出了形成有第1抗蝕劑圖案131p的狀態。接著，以形成的第1抗蝕劑圖案131p為掩模對遮光膜112進行蝕刻，使第2半透 光層Illb的上表面露出一部分。并且，將第1抗蝕劑圖案131P剝離除去后，形成分別覆蓋 殘留著的遮光膜112和露出后的第2半透光層Illb的上表面的第2抗蝕劑膜132。第2抗 蝕劑膜132可以由正性光致抗蝕劑材料或負性光致抗蝕劑材料構成。以下的說明中，設第2 抗蝕劑膜132由正性光致抗蝕劑材料形成。第2抗蝕劑膜132例如可以使用旋涂、狹縫涂 布等方法來形成。圖2(c)例示出了形成有第2抗蝕劑膜132的狀態。(第2構圖工序)接著，利用激光繪圖儀等進行描繪曝光，使第2抗蝕劑膜132的一部分感光，利用 上述方法向第2抗蝕劑膜132供給顯影液進行顯影，形成分別覆蓋遮光部121、半透光部 122的形成予定區域的第2抗蝕劑圖案132p。圖2(d)例示出了形成有第2抗蝕劑圖案132p 的狀態。接著，以形成的第2抗蝕劑圖案132p為掩模依次對第1半透光層Illa和第2半 透光層進行蝕刻，使透明基板110的上表面露出一部分。并且，將第2抗蝕劑圖案132p除去。(第2半透光層的減膜工序)然后，向第2半透光層Illb的上表面供給化學藥劑(此處使用酸或堿)，對第2 半透光層Illb的膜厚進行減膜，對半透光部122的透過率進行微調，從而結束本實施方式 涉及的多色調光掩模100的制造方法。其中，本工序中，進行減膜以使構成半透光部122的 第2半透光層Illb的膜厚Tb小于構成遮光部121的第2半透光層Illa的膜厚Ta(即圖 2(a)所示的加工前的光掩模坯體IOOb所具有的第2半透光層Illb的膜厚)的97%。優 選使構成半透光部122的第2半透光層Illb的減膜量為構成遮光部121的第2半透光層 Illa的膜厚Ta(即圖2(a)所示的加工前的光掩模坯體IOOb所具有的第2半透光層Illb 的膜厚)的3% 95%。需要說明的是，上述方式中，以第2半透光層的減膜工序為光掩模 制造工序的最終階段，但第2半透光層的減膜工序也可以在以所述第1抗蝕劑圖案131p為 掩模的遮光膜112的蝕刻之后進行。作為用于對第2半透光層Illb進行減膜的化學藥劑， 可以使用氟(F)系的蝕刻液、酸、堿等。(4)本實施方式涉及的效果本實施方式起到了以下所示的1個或多個效果。(a)根據本實施方式，通過將由含有鉻(Cr)的材料構成的第1半透光層Illa和由 硅化鉬或其化合物構成的第2半透光層Illb依次層積來構成半透光部122。并且，通過減 膜將由硅化鉬或其化合物構成的第2半透光層Illb調整至目標膜厚。此處可以通過與化 學藥劑接觸來進行減膜。由此可以容易地對半透光部122的透過率進行微調。另外，通過第1半透光層Illa 和第2半透光層Illb的層積，不僅能夠調整半透光部122的透過率的絕對值，還能夠調整 其波長依賴性。由此，可以根據FPD等的制造中使用的多色調光掩模100的轉印圖案和/ 或根據曝光條件來調整半透光部122的透過率波長依賴性。因此，通過使用該多色調光掩 模，能夠改善FPD等的制造成品率(製造歩留>9 )。并且，能夠縮短創造適合各多色調光掩 模100的各種條件(曝光條件、被轉印體的抗蝕劑顯影條件、蝕刻條件)的作業所需的時間，能夠抑制FPD等的制造成本。(b)如上所述，根據本發明人的認知，不僅限于用于半透光部122的半透光膜的透 過率波長依賴性越小越好，為了控制有效透過率的波長依賴性，有時主動將其變化為所期 望的值是有效的。與此相對，根據本實施方式，通過將由含有鉻(Cr)的材料構成的第1半透光層 Illa和由硅化鉬或其化合物構成的第2半透光層Illb依次層積來構成第1半透光部122。 即，通過將波長依賴性不同的膜分別選擇膜厚來進行層積，由此能夠對所得到的半透光部 122的波長依賴性進行控制。并且，能夠使多張多色調光掩模100的半透光部122的透過率一致(例如，圖5所 示的由透過率直線的斜率差異所致的透過率差在i線 g線的范圍內一致至以內)，使 適合各多色調光掩模100的被轉印體的加工條件(曝光條件、被轉印體的抗蝕劑顯影條件、 蝕刻條件)共通化，并且能夠縮短創造條件作業(條件出作業)所需的時間，能夠抑制 FPD等的制造成本。并且，在根據已在使用的多色調光掩模100的壽命而準備多色調光掩模100的替 代品，或根據FPD的增產而準備該多色調光掩模100的追加品的情況下，需要使已在使用的 多色調光掩模100的透過率的波長依賴性與作為替代品或追加品的多色調光掩模100的透 過率的波長依賴性一致。根據本實施方式能夠容易地使透過率的波長依賴性一致。因此能 夠改善FPD的制造成品率。<本發明的其他實施方式>本實施方式涉及的多色調光掩模100’在作為4級色調(4階調)光掩模構成的方 面與上述實施方式不同。圖3A是本實施方式涉及的多色調光掩模100’的部分截面圖(示意圖)，圖3B是 通過使用該多色調光掩模100’的圖案轉印工序而在被轉印體上形成的抗蝕劑圖案的部分 截面圖。圖4是例示本實施方式涉及的多色調光掩模的制造工序的流程的概略圖。(1)多色調光掩模的構成本實施方式涉及的多色調光掩模100’具有轉印圖案，該轉印圖案含有使用該多 色調光掩模100’時遮住曝光光(光透過率大致為0% )的遮光部121 ；將曝光光的透過率 降低至20 80% (設充分寬的透光部的透過率為100%時。以下相同)、優選20 40% 程度的第1半透光部122 ；將曝光光的透過率降低至20 80%、優選30 60%程度的第 2半透光部123 ； 100%透過曝光光的透光部124。如此地，以第1半透光部122對曝光光的 透過率小于第2半透光部123對曝光光的透過率的方式構成，即，第1半透光部122構成為 低透過率半透光部，第2半透光部123構成為高透過率半透光部。上述中，充分寬是指相對 于曝光光學體系的分辨度(解像度)充分寬，即圖案的線寬變化不對透過率產生影響的寬 度，例如指20 μ m見方(四方)以上的寬度。與上述實施方式同樣，遮光部121是在玻璃基板等透明基板110上依次層積有半 透光膜111和遮光膜112而成的。并且，第1半透光部122與上述實施方式的半透光部122 同樣，是形成于透明基板110上的半透光膜111的上表面露出而成的。其中，半透光膜111 具有依次層積的第1半透光層11 Ia和第2半透光層111b。S卩，遮光部121是在玻璃基板等 透明基板110上依次層積有第1半透光層111a、第2半透光層Illb和遮光膜112而成的。并且，第1半透光部122是在玻璃基板等透明基板110上依次層積有第1半透光層11 Ia和 第2半透光層111b，同時第2半透光層Illb的上表面部分露出而成的。并且，第2半透光 部123是形成于透明基板110上的第1半透光層Illa的上表面部分露出而成的。并且，透 光部124與上述實施方式同樣，是玻璃基板等透明基板110的上表面部分露出而成的。其 中，在后文描述對第1半透光層111a、第2半透光層Illb和遮光膜112進行構圖的狀況。透明基板110、遮光膜112、第1半透光層Illa和第2半透光層Illb的構成與上 述實施方式相同。圖3B例示出通過使用多色調光掩模(4級灰度光掩模)100’的圖案轉印工序而在 被轉印體1上形成的抗蝕劑圖案4p’的部分截面圖。抗蝕劑圖案4p’如下形成隔著多色 調光掩模100’對在被轉印體1上形成的正性抗蝕劑膜4照射曝光光，進行顯影，由此形成 抗蝕劑圖案4p’。被轉印體1具有基板2和在基板2上依次層積的金屬薄膜、絕緣層、半導 體層等任意的被加工層3a 3c，正性抗蝕劑膜4以均勻的厚度預先在被加工層3c上形成。 其中，可以以使被加工層3b相對于被加工層3c的蝕刻具有耐性、被加工層3a相對于被加 工層3b的蝕刻具有耐性的方式構成。隔著多色調光掩模100’對正性抗蝕劑膜4照射曝光光時，在遮光部121，曝光光并 不透過，并且，曝光光的光量按照第1半透光部122、第2半透光部123、透光部124的順序 階梯式地增加。于是，正性抗蝕劑膜4在分別對應遮光部121、第1半透光部122、第2半透 光部123的區域膜厚依次變薄，在對應透光部124的區域被除去。如此地，在被轉印體1上 形成膜厚呈階梯式不同的抗蝕劑圖案4p’。形成抗蝕劑圖案4p’后，可以從表面側對未被抗蝕劑圖案4p’覆蓋的區域(對應 透光部124的區域)露出的被加工層3c 3a依次蝕刻除去(第1蝕刻)。然后，對抗蝕劑 圖案4p’進行灰化(減膜)，將膜厚最薄的區域(對應第2半透光部123的區域)除去，對 新露出的被加工層3c、3b依次蝕刻除去(第2蝕刻)。然后，進一步對抗蝕劑圖案4p’進行 灰化(減膜)，然后將膜厚第二薄的區域(對應第1半透光部122的區域)除去，將新露出 的被加工層3c蝕刻除去(第3蝕刻)。如此地，通過使用膜厚呈階梯式(階段的)不同的 抗蝕劑圖案4p’，可以實施以往需要3張光掩模(7才卜7 7々3枚分)的工序，可以減少 所使用的光掩模的張數，可以簡化光刻(7才卜U 〃夕‘，7 4 )工序。(2)多色調光掩模的制造方法接著，參照圖4對本實施方式涉及的多色調光掩模100’的制造方法進行說明。(光掩模坯體準備工序)首先，準備光掩模坯體100b，該光掩模坯體IOOb如圖4(a)所例示的那樣，在透明 基板110上依次形成有第1半透光層111a、第2半透光層111b、遮光膜112，在最上層形成 有第1抗蝕劑膜131。0074(第1構圖工序)接著，利用激光繪圖儀等進行描繪曝光，使第1抗蝕劑膜131的一部分感光，利用 噴射方式等方法向第1抗蝕劑膜131供給顯影液進行顯影，形成第1抗蝕劑圖案131p，該第 1抗蝕劑圖案131P覆蓋遮光部121的形成予定區域。圖4(b)例示出了形成有第1抗蝕劑 圖案131p的狀態。
接著，以形成的第1抗蝕劑圖案131p為掩模對遮光膜112進行蝕刻，使第2半透 光層Illb的上表面露出一部分。并且，將第1抗蝕劑圖案131P通過剝離等除去后，形成分 別覆蓋殘留著的遮光膜112和露出后的第2半透光層Illb的上表面的第2抗蝕劑膜132。 圖4(c)例示出了形成有第2抗蝕劑膜132的狀態。(第2構圖工序)接著，利用激光繪圖儀等進行描繪曝光，使第2抗蝕劑膜132的一部分感光，利用 噴射方式等方法向第2抗蝕劑膜132供給顯影液進行顯影，形成分別覆蓋遮光部121和第 1半透光部122的形成予定區域的第2抗蝕劑圖案132p。圖4(d)例示出了形成有第2抗 蝕劑圖案132p的狀態。接著，以形成的第2抗蝕劑圖案132p為掩模對第2半透光層Illb進行蝕刻，使第 1半透光層Illa的上表面露出一部分。然后，將第2抗蝕劑圖案132p通過剝離等除去后， 形成分別覆蓋殘留著的遮光膜112、第2半透光層Illb和露出后的第1半透光層Illa的 上表面的第3抗蝕劑膜133。第3抗蝕劑膜133的構成與第1抗蝕劑膜131、第2抗蝕劑膜 132相同。圖4(e)例示出了形成有第3抗蝕劑膜133的狀態。(第3構圖工序)接著，利用激光繪圖儀等進行描繪曝光，使第3抗蝕劑膜133的一部分感光，利用 噴射方式等方法向第3抗蝕劑膜133供給顯影液進行顯影，形成分別覆蓋遮光部121、第1 半透光部122和第2半透光部123的形成予定區域的第3抗蝕劑圖案133p。圖4(f)例示 出了形成有第3抗蝕劑圖案133p的狀態。接著，以形成的第3抗蝕劑圖案133p為掩模對第1半透光層Illa進行蝕刻，使透 明基板110的上表面露出一部分。并且，將第3抗蝕劑圖案133p通過剝離等除去。(第2半透光層的減膜工序)然后，向第2半透光層Illb的上表面供給化學藥劑(此處使用酸或堿)，對第2半 透光層Illb的膜厚進行減膜，對半透光部122的透過率進行微調，從而結束本實施方式涉 及的多色調光掩模100’的制造方法。其中，本工序中，進行減膜以使構成半透光部122的 第2半透光層Illb的膜厚Tb小于構成遮光部121的第2半透光層Illa的膜厚Ta(即圖 2(a)所示的加工前的光掩模坯體IOOb所具有的第2半透光層Illb的膜厚)的97%。優選 構成半透光部122的第2半透光層Illb的減膜量為構成遮光部121的第2半透光層Illa 的膜厚Ta(即圖2(a)所示的加工前的光掩模坯體IOOb所具有的第2半透光層Illb的膜 厚)的3% 95%。需要說明的是，上述方式中，以第2半透光層的減膜工序為光掩模制造 工序的最終階段，但第2半透光層的減膜工序也可以在以所述第1抗蝕劑圖案131p為掩模 的遮光膜112的蝕刻之后進行。作為用于對第2半透光層Illb進行減膜的化學藥劑，可以 使用氟(F)系的蝕刻液、酸、堿等。根據本實施方式涉及的多色調光掩模100’也能夠起到與上述實施方式同樣的效 果。即，能夠容易地對第1半透光部122的透過率進行微調，能夠對第1半透光部122的透 過率的波長依賴性進行控制。以上對本發明的實施方式進行了具體的說明，但本發明并不限于上述的實施方 式，可以在不脫離其要旨的范圍進行各種變更。例如，在上述的實施方式中對具有第1、第2半透光層的半透光膜進行了說明，但也可以另外形成其他半透光層，或者也可以與上述膜一起層積構成部分的其他功能膜作為 多色調光掩模，也可以使所述其他功能膜夾在上述膜之間。
權利要求
一種多色調光掩模，其是在透明基板上形成有規定的轉印圖案的多色調光掩模，所述規定的轉印圖案含有遮光部、透光部和半透光部，其特征在于，所述遮光部是在所述透明基板上層積半透光膜和遮光膜而成的，所述透光部是所述透明基板露出而成的，所述半透光部是形成于所述透明基板上的所述半透光膜露出而成的，所述半透光膜具有第1半透光層和層積于所述第1半透光層上的第2半透光層，該多色調光掩模進行了減膜以使構成所述半透光部的所述第2半透光層的膜厚小于構成所述遮光部的所述第2半透光層的膜厚。
2.如權利要求1所述的多色調光掩模，其特征在于，通過構成所述半透光部的所述第1 半透光層和經減膜的所述第2半透光層，所述半透光部對波長在365nm 436nm范圍的光 的透過率具有 10%的波長依賴性。
3.如權利要求1或2所述的多色調光掩模，其特征在于，對于波長在365nm 436nm范 圍的光，構成所述半透光部的所述第2半透光層的透過率的波長依賴性與構成所述半透光 部的所述第1半透光層的透過率的波長依賴性相互不同。
4.如權利要求1或2所述的多色調光掩模，其特征在于，使構成所述半透光部的所述第 2半透光層的減膜量為構成所述遮光部的所述第2半透光層的膜厚的3% 95%。
5.如權利要求1或2所述的多色調光掩模，其特征在于，對于波長為365nm 436nm的 光，構成所述半透光部的所述第1半透光層與所述第2半透光層的層積層的透過率為3 % 60%。
6.如權利要求1或2所述的多色調光掩模，其特征在于，所述多色調光掩模還具備高透 過率半透光部，所述高透過率半透光部是形成于所述透明基板上的所述第1半透光層露出 而成的。
7.如權利要求1或2所述的多色調光掩模，其特征在于，所述第2半透光層含有硅化鉬 或其化合物。
8.如權利要求1或2所述的多色調光掩模，其特征在于，所述第1半透光層和所述第2 半透光層彼此對對方的蝕刻條件具有耐性。
9.一種多色調光掩模的制造方法，其通過對形成于透明基板上的半透光膜和遮光膜分 別進行構圖來形成含有遮光部、透光部和具有規定透過率的半透光部的轉印圖案，其特征在于，所述多色調光掩模的制造方法包括準備光掩模坯體的工序，該光掩模坯體在透明基板上形成有包含第1半透光層、第2半 透光層的半透光膜并進一步層積有遮光膜；以及通過對所述半透光膜和所述遮光膜分別進行構圖來形成所述遮光部、所述透光部和所 述半透光部的工序，在形成所述半透光部時，對形成于所述第1半透光層上的所述第2半透光層進行規定 量的減膜，從而通過所述第1半透光層與經減膜的所述第2半透光層的層積來制成所述具 有規定的透過率的半透光部。
10.如權利要求9所述的多色調光掩模的制造方法，其特征在于，在對所述第2半透光 層膜進行減膜的工序中，使由于所述遮光膜被蝕刻而露出的所述第2半透光層與化學藥劑接觸。
11. 一種圖案轉印方法，其特征在于具有如下工序隔著權利要求1或2所述的多色調 光掩模或基于權利要求9或10的制造方法的多色調光掩模，向被轉印體照射包含i線 g 線的光的曝光光，將所述轉印圖案轉印至在所述被轉印體上形成的抗蝕劑膜。
全文摘要
本發明涉及多色調光掩模、多色調光掩模的制造方法和圖案轉印方法，所述多色調光掩模在透明基板上形成有規定的轉印圖案，所述規定的轉印圖案含有遮光部、透光部和半透光部。遮光部在透明基板上層積有半透光膜和遮光膜而成。透光部露出透明基板。半透光部是形成于透明基板上的半透光膜露出而成的。半透光膜具有第1半透光層和層積于第1半透光層上的第2半透光層。以構成半透光部的第2半透光層的膜厚小于構成遮光部的第2半透光層的膜厚的方式進行了減膜。
文檔編號G03F7/20GK101963753SQ20101023821
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月23日 優先權日2009年7月23日
發明者三好將之, 柳井涼一 申請人:Hoya株式會社