灰色调掩模板及灰色调掩模及它们的制造法、图案复制法的制作方法

专利名称：灰色调掩模板及灰色调掩模及它们的制造法、图案复制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用掩模在被复制体上的光刻胶上，形成设有不同抗蚀剂 膜厚部分的复制图案的图案复制方法;在该图案复制方法中使用的灰色调 掩模及其制造方法；和在该灰色调掩模的制造中使用的灰色调掩模板。
背景技术：
现在，在液晶显示装置(Liquid Crystal Display:以下称为LCD)的 领域中，薄膜晶体管液晶显示装置(Thinfilm Transistor Liquid Crystal Display:以下称为TFT-LCD)与CRT (阴极射线管)相比，由于薄型化 和消耗电力低的优点，正在急速地发展商品化。TFT-LCD具有在按照 矩阵状排列的各像素上排列了 TFT的构成的TFT基板;和对应于各像素， 将排列了红、绿和蓝的像素图案的彩色滤光片(color filter)在液晶层的 介入下进行了重合的大致构造。TFT-LCD的制造工序数量大，仅TFT基 板就需要使用5 6个光掩模来制造。在这种状况下，通过使用具有遮光 部、透光部和半透光部的光掩模(以下称为灰色调掩模)，提出一种减少 在TFT基板的制造中使用的掩模个数的方法。这种方法例如己记载在特 开2002-107913号公报中。这里，灰色调掩模的透光部、遮光部和半透光部分别相当于露出透明 基板的区域、在透明基板上形成遮挡曝光光线的遮光膜的区域、以及在透 明基板上的形成遮光膜或半透光膜的透明基板的光透过率为100%时使 比此更减少透过光量来透过规定量的光的区域。在使用灰色调掩模将图案复制到被复制体上时，半透光部(以下称为 灰色调部分)以规定量减少透过的曝光光线的透过量，并用于控制被复制 体上的光刻胶膜的显影后的残膜量。作为半透光部，在透明基板上形成的 遮光膜上，在曝光条件下形成分辨极限以下的细微图案的内容在上述特开 2002-107913号公报中已有记载。此外，在透明基板上形成使曝光光线的
一部分透过的内容在特开2005-37933号公报中己有记载。 发明内容图1是用于说明使用灰色调掩模的图案复制方法的剖面图。图1中所 示的灰色调掩模20是用于在被复制体30上形成膜厚为阶梯性变化的抗蚀 剂图案33的掩模。而且，图1中的符号32A、 32B表示在被复制体30的 基板31上层叠的膜。图1所示的灰色调掩模20包括在使用该灰色调掩模20时遮挡(透 过率大约为0%)曝光光线的遮光部21;露出透明基板24的表面并使曝 光光线透过的透光部22;以及在透光部的曝光光线透过率为100%时，使 透过率减少到60%或以下的半透光部23。图1中所示的半透光部23虽构 成为在透明基板24上形成的光半透射性的半透光膜，但是也构成为在透 明基板24上形成的遮光膜上使用掩模时的曝光条件下，形成超过分辨极 限的细微图案。在使用上述的灰色调掩模20时，由于在遮光部21实际上不透过曝光 光线，在半透光部23减少了曝光光线，因此被复制体30上涂敷的抗蚀剂 膜(使用正型光刻胶膜的情况)在复制后，经过显影时与遮光部21对应 的部分膜厚变厚，与半透光部23相对应的部分的膜厚变薄，与透光部22 相对应的部分没有膜(实际上不产生残膜)，可以形成膜厚阶梯性不同(简 言之，有阶梯)的抗蚀剂图案33。此外，在图l所示的抗蚀剂图案33的没有膜的部分，在被复制体30 的例如膜32A、 32B上进行第一刻蚀，且利用灰化等除去抗蚀剂图案33 的膜厚的薄部分的部分并在该部分，在被复制体30的例如膜32B上进行 第二刻蚀。这样，通过使用一个灰色调掩模20在被复制体30上形成膜厚 阶梯性不同的抗蚀剂图案33，进行现有技术的两个光掩模的工序，由此 减少了掩模数量。这种光掩模极其有效地适用于显示装置、特别是液晶显示装置的薄膜 晶体管(TFT)的制造。例如，可以通过遮光部21,形成源部、漏部， 通过半透光部23形成沟道部。此外，如上所述，在曝光条件下使用分辨极限以下的细微图案的灰色
调掩模可以用于显示装置，特别是作为TFT制造中使用的掩模是非常有 用的。这种细微图案类型的灰色调掩模具有通过一次成膜就用遮光膜形成 遮光部和半透光部的优点。然而，在设计细微图案时，在选择了用于呈现 半调色(halftone)的所谓行与间隔的图案或点图案的情况下，需要充分 把握对该图案的透过率的控制。此外，在使用掩模制造的电子器件(TFT 等)的图案细微化，复杂化的同时，也使其图案的数据量膨大化，而导致 描画机的负担增大。与此相对，使用半透光膜的灰色调掩模没有如上所述的数据量的问 题，并且图案设计负担比较少，因此可以想象今后会被更多使用。但是， 在半透光部上，使用半透光膜时，如果不充分把握、控制其膜物性，则会 失去用细微图案类型的灰色调掩模所得到的效果。因此，根据本发明，其目的是，第一，提供一种在使用半透光膜的灰 色调掩模中、在形成TFT等精致图案时、不会损害用细微图案类型的灰 色调掩模得到的性能，而能得到再现性好的所希望图案的灰色调掩模及其 制造方法，第二，提供一种在灰色调掩模的制造中使用的灰色调掩模板， 第三，提供一种使用灰色调掩模的图案复制方法。为了解决上述问题，本发明具有以下结构。 (结构1)一种灰色调掩模板，其用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩模的制造， 根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上 的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该灰色调掩 模板在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该掩模板上实施规定 的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一部分的半透光部、 以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，其特征在于，所述半透光膜 在基板面内的至少形成掩模图案的区域内的、曝光光线透过率的分布为 4.0%以内。(结构2)一种灰色调掩模板，其用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩模的制造， 根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上 的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该灰色调掩
模板在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该掩模板上实施规定 的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一部分的半透光部、 以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，其特征在于，所述半透光膜，其曝光光线的透过率为60。％以下，并且，前述半透光膜被调整使得在照 射曝光光线时，在基板面内的至少形成掩模图案的区域内，通过前述半透 光部的曝光光线与通过前述透光部的曝光光线的相位差为53度以内。 (结构3)一种灰色调掩模板，其用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩模的制造， 根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体的 光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该灰色调掩模 板在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该掩模板上实施规定的 构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一部分的半透光部、以 及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，其特征在于，所述半透光膜， 曝光光线透过率为60%以下，并且在基板面内的至少形成掩模图案的区 域内，面内相位差分布为7.8度以下。 (结构4)根据结构1至结构3中任一个的灰色调掩模板，其特征在于前述半透 光膜其曝光光线透过率为20 60%。 (结构5)一种灰色调掩模的制造方法，其特征在于由结构1至结构4中任一个 的灰色调掩模板，通过构图，形成前述遮光部、透光部和半透光部。 (结构6)一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色掩模是根据部位选择性地减少 对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残 膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模，该灰色调掩模具有透 光部、遮光部以及使曝光光线的一部分透过的半透光部，在该灰色调掩模 的制造方法中，通过在透明基板上，在形成遮光膜之后实施第一构图，在 包含构图后的遮光膜的基板的整个表面上形成半透光膜，在形成该半透光 膜之后实施第二构图，由此在该半透光膜和该遮光膜上分别实施规定的构 图，来作为灰色调掩模，其特征在于调整前述半透光膜，使得在基板面
内的至少形成掩模图案的区域内的曝光光线透过率的分布为4.0%以内。 (结构7)一种灰色调掩模的制造方法,所述灰色调掩模是根据部位选择性地减 少相对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体的光刻胶上形成包含 残膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模，该灰色调掩模具有 透光部、遮光部以及使曝光光线的一部分透过的半透光部，在该灰色调掩 模的制造方法中，通过在透明基板上，在形成遮光膜之后实施第一构图， 在包含构图后的遮光膜的基板的整个表面上形成半透光膜，在形成该半透 光膜之后实施第二构图，由此在该半透光膜和该遮光膜上分别实施规定的构图，来作为灰色调掩模，其特征在于前述半透光膜，其曝光光线透过率为60%以下，并且前述半透光膜被调整使得在被照射曝光光线时，在 基板面内的至少形成掩模图案的区域内，通过前述半透光部的曝光光线与 通过前述透光部的曝光光线的相位差为53度以内。 (结构8)一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模是根据部位选择性地减 少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含 残膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模，该灰色调掩模具有 透光部、遮光部以及使曝光光线的一部分透过的半透光部，在该灰色调掩 模的制造方法中，通过在透明基板上，在形成遮光膜之后实施第一构图， 在包含构图后的遮光膜的基板的整个表面上形成半透光膜，在形成该半透 光膜之后实施第二构图，由此在该半透光膜和该遮光膜上分别实施规定的 构图，来作为灰色调掩模，其特征在于调整前述半透光膜，使得前述半 透光膜的曝光光线透过率为60%以下，并且前述半透光膜在基板面内的 至少形成掩模图案的区域内，面内相位差分布为7.8度以内。 (结构9)一种灰色调掩模，是根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的 照射量，并在被复制体的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的 复制图案的灰色调掩模,其对在透明基板上形成的半透光膜和遮光膜分别 实施规定的构图来形成遮光部、通过半透光膜透过一部分曝光光线的半透 光部以及没有膜的透光部，其特征在于前述半透光部在基板面内的至少
形成掩模图案的区域内的曝光光线透过率的分布为4.0%以内。 (结构10)一种灰色调掩模，根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照 射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的 复制图案的灰色调掩模，其对在透明基板上形成的半透光膜和遮光膜分别 实施规定的构图来形成遮光部、通过半透光膜透过一部分曝光光线的半透光部以及没有膜的透光部，其特征在于调整前述半透光部，使得曝光光线透过率为60%以下，并且前述半透光部在被照射曝光光线时，在基板 面内的至少形成掩模图案的区域内，通过前述半透光部的曝光光线和通过 前述透光部的曝光光线的相位差成为53度以内。 (结构11)一种灰色调掩模，是根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的 照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望 的复制图案的灰色调掩模，其对在透明基板上形成的半透光膜和遮光膜分 别实施规定的构图来形成遮光部、通过半透光膜透过一部分曝光光线的半透光部以及没有膜的透光部，其特征在于调整前述半透光部，使得曝光光线透过率为60%以下，并且在基板面内的至少形成掩模图案的区域内， 面内相位差分布为7.8度以内。 (结构12)一种图案复制方法，其特征在于使用由结构5至8中任一个的制造方 法得到的灰色调掩模、或者结构9至11中任一个记载的灰色调掩模，具 有在被复制体上照射曝光光线的曝光工序，并在被复制体上形成包含残膜 值不同的部分的规定复制抗蚀剂图案。 (结构13)一种灰色调掩模板的制造方法，用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩 模的制造，根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在 被复制体的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该 灰色调掩模板在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该掩模板上 实施规定的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一部分的半 透光部、以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，其特征在于，当该
半透光膜的曝光光线透过率为xx，在形成掩模图案的区域内，前述半透 光膜的曝光光线透过率分布的容许范围为YX时，按照与X连动的值、 即由在半透光部和透光部的境界中产生的曝光光线的相位的反转而引起 的透过率变化的值成为YX以内的方式，决定前述半透光膜的膜质。根据本发明，可以利用使用了半透光膜的灰色调掩模在被复制体上形 成所希望的抗蚀剂图案。特别是，通过半透光部的曝光光线透过率的控制， 可以正确地控制抗蚀剂的残膜值，即使涉及排列多个同一图案的掩模的面 内的任意部位，都可以形成满足所希望的残膜值条件的抗蚀剂图案。此外， 使用本发明的灰色调掩模板，可以恰当地制造本发明的灰色调掩模。此外，根据本发明，通过使用控制掩模图案的透过率的灰色调掩模进 行向被复制体的图案复制，可以在被复制体上形成具有高精度的抗蚀剂残 膜值的复制图案。


图1是用于说明使用灰色调掩模的图案复制方法的剖面图。 图2是表示根据本发明第一实施方式的灰色调掩模的制造工序的剖 面图。图3A-3F是表示根据本发明第二实施方式的灰色调掩模的制造工序 的剖面图。图4是表示在半透光部使用细微图案的TFT制造用的灰色调掩模图 案的一个例子的图。图5是表示相对于细微图案的线宽变化而在与图4相对应的位置上的 透过率改化的图。图6是表示相对于细微图案的线宽变化的透过率变化的图。图7A、 7B和7C是表示关于分别具有透过率为20%、 40%和60%的 透光部的各灰色调掩模的、相对于半透光膜的相位差的、每个位置的透射 光量变化的相关关系的图。图7D是用于对图7A、 7B和7C的横轴与灰色调掩模的各部分的关 系进行表示的灰色调掩模的部分剖面图。图8A、 8B和8C是分别表示图7A、 7B和7C中，相对于相位差的、
半透光部和透光部的境界部分的透射光量的极大值与极小值之差的关系 的图。图9A、 9B和9C是分别表示图7A、 7B和7C中，半透光部和透光 部的境界部分的、基于相位差变化的、透射光量变化的关系的图。
具体实施方式
下面，基于

实施本发明的最佳方式。 [第一实施方式]图2A-2F是表示根据本实施方式的灰色调掩模的制造工艺的剖面图。 在本实施方式中，使用具备遮光部、透光部和半透光部的、TFT基板制 造用的灰色调掩模。本实施方式中使用的灰色调掩模板，是在透明基板24上，例如依次 形成包含硅化钼的半透光膜26和例如以铬为主要成分的遮光膜25，并在 其上涂敷抗蚀剂，形成抗蚀剂膜27 (参照图2A)。作为遮光膜25的材料， 除了上述以Cr为主要成分的材料以外，还可以列举Si、 W、 Al等。在本 实施方式中，遮光部的透过率取决于上述遮光膜25和后述半透光膜26 的叠层，通过选择各自的膜材料和膜厚，作为总和，设定光学浓度为3.0 以上。首先，进行第一次描绘。在描绘时，尽管大多使用通常的电子线或光 (单一波长光)，简单是在本实施方式中使用激光。作为上述抗蚀剂，使 用正型光刻胶。针对抗蚀剂膜27，通过描绘规定的器件图案(例如，像 在与遮光部和半透光部对应的区域中形成抗蚀剂图案那样的图案)，并在 描绘之后进行显影，形成与遮光部和半透光部的区域对应的抗蚀剂图案 27 (参照图2B)。接着，将上述抗蚀剂图案27作为刻蚀掩模，刻蚀露出的透光部区域 上的遮光膜25，进一步刻蚀半透光膜26，形成透光部。在使用铬为主要 成分的遮光膜25的情况下，作为刻蚀手段，尽管可以使用干刻蚀和湿刻 蚀中的任何一种，但是本实施方式中使用湿刻蚀。在半透光膜26的刻蚀 中也同样采用湿刻蚀。除去残留的抗蚀剂图案(参照图2C)。然后，在基板的整个表面上形成与前述相同的抗蚀剂膜，进行第二次 描绘。在第二次描绘中，描绘规定的图案，从而在遮光部和透光部上形成 抗蚀剂图案。通过在描绘之后，进行显影，在与遮光部和透光部相对应的区域上形成抗蚀剂图案28 (参照图2D)。接着，将上述抗蚀剂图案28作为刻蚀掩模，刻蚀露出的半透光部区 域上的遮光膜25，露出半透光膜26，形成半透光部(参照图2E)。然后， 除去残留的抗蚀剂图案，在透明基板24上，完成具有由半透光膜26和遮 光膜25的叠层膜构成的遮光部21、露出透明基板24的透光部22、以及 由半透光膜26构成的半透光部23的灰色调掩模(参照图2F)。本发明包含在透明基板24上依次具有的半透光膜26和遮光膜25的 灰色调掩模板(参照图2A)。上述灰色调掩模板(图2A)上的半透光膜 26具有相对于透明基板24的曝光光线的透过量的10 80%左右的透过 量，优选为20 60%的透过量。作为上述半透光膜26的材料，可以列举铬化合物、Mo化合物、Si、 W、 Al等。作为铬化合物，有氧化铬(CrOx)、氮化铬(CrNx)、氧氮化 铬(CrOxN)、氟化铬(CrFx)、以及含有碳和氢的铬化合物。作为钼化合 物，除了MoSix以外，还包括MoSi的氮化物、氧化物、氧氮化物、碳化 物等。此外，形成的掩模上的半透光部的透过率通过选择上述半透光膜 26的膜材料和膜厚来设定。这里，如图2E所示，由于为了刻蚀半透光膜 26上的遮光膜25，所以在半透光膜和遮光膜上具有对于刻蚀剂的刻蚀选 择性是有利的。由此，在半透光膜的原材料中使用Mo化合物，优选使用 MoSix (透过率50%)。而且，作为使用根据本发明得到的灰色调掩模向被复制体上进行图案 复制时的曝光光线，通常使用365nm (i线) 436nm (g线)的曝光波 长区域的光。此外，遮光膜25的原材料采用了以Cr为主要成分的材料。这里，遮 光膜25由于具有防反射功能，因此在膜厚方向上的组成可以不同。例如， 可采用在由金属铬构成的层上层叠氧化铬(CrOx)，或者在由金属铬构成 的层上层叠氧氮化铬(CrOxN)，或者在由氮化铬(CrNx)构成的层上层 叠金属铬、氧化铬(CrOx)等。这里，层叠可以是有明确边界的叠层， 或者包含没有明确边界的组成倾斜的叠层。通过调整其组成和膜厚，可以 减少对描绘光的表面反射率。对遮光膜的描绘光的表面反射率可以为10 15%左右。此外，作为这种遮光膜，可以采用对曝光光线施加了防反射膜的公知的遮光膜。此外，在本发明中，其特征在于，上述半透光膜26在基板面内的至 少形成掩模图案的区域内，曝光光线透过率的分布(透过率变化)在4.0% 以内。通过使用这种灰色调掩模板执行上述图2A-2F的工序制造灰色调掩 模，可以减少掩模的半透光膜的透过率变化的影响。结果是，即使对于排 列了多个同一图案的掩模的面内的任何部位，都可以得到满足所希望残膜 值条件的抗蚀剂图案。此外，使得与按照图案细微化的要求的规定的标准 规格相适合的电子器件的制造变得容易。通过使用根据以上本实施方式得到的、控制掩模图案的透过率的灰色 调掩模，进行如图l所示的向被复制体30的图案复制，可以在被复制体 上形成具有高精度的刻蚀剂残膜值的复制图案(抗蚀剂图案33)。此外，图1和图2F所示的遮光部21、透光部22和半透光部23的图 案形状只是代表例而已，本发明不限于此。[第二实施方式]图3A-3F是表示根据本实施方式的灰色调掩模的制造工艺的剖面图。 在本实施方式中，也使用具备遮光部、透光部和半透光部的、TFT基板 制造用的灰色调掩模。使用的灰色调掩模板，是在透明基板24上，例如形成以铬作为主成 分的遮光膜25，并在其上涂敷抗蚀剂，形成抗蚀剂膜27 (参照图3A)。 作为遮光膜25的材料，与第一实施方式相同，除了上述以Cr为主要成分 的材料以外，还可以列举Si、 W、 Al等。在本实施方式中，遮光部的透 过率取决于上述遮光膜25和后述半透光膜26的叠层，通过选择各自的膜 材料和膜厚，作为总和设定光学浓度为3.0以上。此外，在本实施方式中，如下所述，形成上述遮光膜25的图案之后， 在包含该遮光膜图案的基板整个表面形成半透光膜。首先，进行第一次描绘。作为上述抗蚀剂，使用正型光刻胶。然后， 相对抗蚀剂膜27，描绘规定的器件图案(形成与遮光部和透光部的区域 对应的抗蚀剂图案)。通过描绘之后进行显影，形成对应遮光部和半透光部的抗蚀剂图案27 (参照图3B)。接着，将上述抗蚀剂图案27作为刻蚀掩模，刻蚀遮光膜25，形成遮 光膜图案。在使用络为主要成分的遮光膜25的情况下，作为刻蚀方法， 尽管可以使用干刻蚀和湿刻蚀中的任何一种，但是本实施方式中使用湿刻 蚀。除去残留的抗蚀剂图案之后(参照图3C)，在包含基板24上的遮光 膜图案的整个表面上形成半透光膜26 (参照图3D)。半透光膜26具有相对于透明基板24的曝光光线的透过量的10 80 %左右的透过量，优选为20 60%的透过率。作为半透光膜26的材料，尽管可以列举与第一实施方式相同的材料， 但在本实施方式中采用了包含通过溅射成膜的氧化铬的半透光膜(曝光光 线透过率40%)。接着，在上述半透光膜26上形成与前述相同的抗蚀剂膜，进行第二 次描绘。在第二次描绘中，描绘规定图案，以使在遮光部和半透光部上形 成抗蚀剂图案。描绘后，通过进行显影，在与遮光部和半透光部对应的区 域上形成抗蚀剂图案28 (参照图3E)。接着，将上述抗蚀剂图案28作为刻蚀掩模，刻蚀露出的透光部区域 上的半透光膜26和遮光膜25的叠层膜，形成透光部。作为这种情况下的 刻蚀方法，在本实施方式中采用湿刻蚀。然后，除去残留的抗蚀剂图案， 在透明基板24上，完成具有由遮光膜25和半透光膜26的叠层构成的遮 光部21、露出透明基板24的透光部22、以及由半透光膜26构成的半透 光部23的灰色调掩模(参照图3F)。然后，即使在本实施方式中，调整上述半透光膜26，使得在基板面 内的至少形成掩模图案的区域内，曝光光线透过率的分布(透过率变化) 在4.0°/0以内。根据本实施方式，通过利用上述图3A-3F的工序制造灰色调掩模， 可以减少掩模的半透光膜的透过率变化的影响。结果是，即使对于排列多 个同一图案的掩模的面内的任何部位，都可以得到满足所希望残膜值条件
的抗蚀剂图案。此外，使得图案与按照细微化要求的规定的标准规格相适 合的电子器件的制造变得容易。通过使用由以上本实施方式得到的、控制掩模图案的透过率的灰色调掩模，进行如图l所示的向被复制体30的图案复制，可以在被复制体上 形成具有高精度刻蚀剂残膜值的复制图案(抗蚀剂图案33)。如前所述，作为在使用由本发明得到的灰色调掩模进行图案复制时的 曝光光线，通常使用365nm (i线) 436mn (g线)的曝光波长区域的 光。尽管上述半透光膜26具有相对于透明基板24的曝光光线的透过量的 60%以下的透过量，在本实施方式中，从使用得到的抗蚀剂图案的构图时 的效率(容易选择过刻蚀时间等)的观点出发，特别优选20 60%的透 过率。此外，下面将说明在上述第一、第二实施方式中、针对透过率的控制 的由本发明者得到的知识。图4是表示使用在半透光部上的细微图案的TFT制造用的灰色调掩 模图案的一个例子。这里，考虑通过使用细微图案的半透光部形成沟道部 的情况。在图中所示的测试图案中，在假设半透光部的宽度A-3Pm，中 央线的线宽B-lto的情况下，中央线的线宽B超过0.10Pm变化时，TFT 制造时的条件的余量显著变小，或者在TFT的性能上不能得到稳定性。 因此，线宽分布以0.1(H4n以下为基准。另一方面，对在使用半透光膜再现了同样的图案的情况下那样，如何 设计半透光膜进行了探讨。图5是表示在使图4的中央线宽B在-100nm—100nm范围内变化的 各个情况下，与图4对应的位置(位置)上的曝光光线的透过率，图6 是表示相对于中央线宽B的变化的透过率变化。在图5、图6中，在观察相对于上述细微图案的线宽变化的透过率变 化时，如果透过率变化超过4.0%，则透过率变化将超过上述线宽分布的 上限0.10Pm。也就是说，如从图6看到的那样，在设计半透光膜时，在 基板面内的至少形成图案的区域中，通过将透过率变化设为在4.0%以下，可以发挥与在半透光部上使用细微图案发挥的相同的沟道部特性。此外， 由于可以减少掩模的半透光膜的透过率变化的影响，所以结果是，即使对
于排列多个同一图案的掩模的面内的任何一个部位，都可以得到满足所希 望的残膜值要件的抗蚀剂图案，并使得与按照图案细微化的要求的规定的 标准规格相适合的电子器件的制造变得容易。此外，存在几个发生这种透过率变化的原因。例如，半透光膜的膜厚 不均匀，以及组成不均匀。如果半透光膜的组成不均匀，则透过率会部分地变化。特别是，如果是大型(例如一边为1000mm以上的液晶显示装 置用的)，均匀成膜的难度将变高。因此，在通过溅射装置等的控制来谋 求成膜条件的面内均匀化的同时，还必须通过检查，查找不符合基准的膜。 利用透过率测定器，对面内的多个部位，测量照射了与在图案复制中使用 的曝光光线相当的光时的透过率，并使用已确认具备上述基准的透过率。 此外，作为引起透过率变化的原因，还有通过透光部和半透光部的光 的相位差。图7A-7C是具有透过率为20%、 40%、 60%的半透光部的各灰色调掩 模中，探讨对透过其半透光膜的光量的检查相位差的影响的图。即，图 7A、 7B和7C表示关于分别具有透过率分别为20%、 40%、 60°/。的半透 光部的各灰色调掩模的、相对于其半透光膜的相位差的、每个位置的透过 光量变化的相关关系。而且，例如在图7A中，"20-045"表示透过率20 %、相位差45度的情况。此外，图7D表示图7A-7C的横轴与灰色调掩模的各部分的位置关系。即使在图7A-7C的任何情况下，在半透光部和透光部的边界附近(参 照图7D)，由于对于半透光膜的透明基板具有的相位差的影响，可以看到 透过光量的变化。特别是，透过率较高(60%)时，透过光量的上下变化 很大。因此，如果考虑透过率60%是在灰色调掩模中使用的半透光膜的 实际透过率上限，则可以考虑此时的透过率变化、以及由其引起产生的被 复制体上的抗蚀剂图案的形状异常，来决定膜上所容许的透过率变化的上 限。此外，图8A、 8B、 8C是表示对上述半透光部和透光部的边界附近 产生的曝光光线透过量的变化做了进一步分析的图。艮卩，图8A、 8B、 8C 分别是表示分别在图7A、 7B、 7C中相对于相位差的、半透光部和透光 部的边界部分的、透过光量的极大值(Max)与极小值(Min)之差的关
系的图。此外，作为极大值(Max)，使用图7A-7C中所示的位置6 8Pm部分 的最大值，作为极小值(Min)，使用位置8 10Pm部分的最小值。若从这些图8A-8C的曲线来进行考察，具有透过率变化4.0% (透过 光量(Max-Min)为0.040)的相位差，在使用图8A所示的半透光部的 透过率20。/^的灰色调掩模时为85度，在使用图8B所示的透过率40X的 灰色调掩模时为66度，在使用图8C所示的透过率60%的灰色调掩模时 为53度。因此，在考虑透过率60%是灰色调掩模中使用的半透光膜的实 际的透过率上限时，由于在透光部和半透光部的边界部分产生的抗蚀剂图 案的阶梯换算成透过率后不超过4.0%，所以可以说使用相位差没有超过 53度的半透光膜的灰色调掩模是优选的灰色调掩模。此外，在相位差的检查时，使用相位差测量器，测量在照射与曝光光 线相当的光时的相位差和其面内分布，并使用确认了具备上述基准的相位 差。接着，对由基板面内的相位差的变动引起的同一面内排列的多个图案 的偏差进行了探讨。即，通过上述图8A-8C的考察，可知如果相位差在 规定范围内(例如成为具有在53度以内的相位差的半透光膜)，则会抑制 在半透光部和透光部的边界产生的、被复制体上的抗蚀剂图案的形状异常 (突起)，使其成为容许范围。但是，在使用了同一掩模的同一面内，如 果形成的抗蚀剂图案的形状不一致，则状况不佳。在该抗蚀剂图案中，如 果在抗蚀剂膜厚的面内存在偏差，该抗蚀剂图案的过刻蚀或灰化的时间因 各个图案而不同，将产生无法选择最合适的时间等不利情况。图9A-9C分别表示图7A-7C中半透光部和透光部的边界部分的、因 相位差变化导致透过光量变化的关系，还表示了由于相位差的变化，使形 成的抗蚀剂图案受到的影响的大致情况。艮P，前述的图7A-7C中，由于相位差的变化，光量最受影响(受到 大的变化)的是位置的8 10Wn的部分，也就是在半透光部和透光部的边 界附近，通过使透过光进行相位的反转而抵消的部分。这里，将透过光量作为纵轴，相位差作为横轴，将这部分的透过光的 变化绘制成图9A-9C所示情况。同图中的"min"是上述位置8~l(Htm部分的极小值。由此，根据图9A可知，在使用了透过率20%的半透光膜的灰色调掩 模中，外推min的曲线的直线部分，就能得到所谓的y=-0.00212x+0.35805 的函数(相关函数)。此外，根据图9B，在使用了透过率40%的半透光 膜的灰色调掩模中，外推min的曲线的直线部分，就能得到所谓的 y--0.00360x+0.61008的函数(相关函数)。而且，根据图9C可知，在使 用透过率60%的半透光膜的灰色调掩模中，外推min的曲线的直线部分， 就能得到所谓的rM).00516x+0.85417的函数(相关函数)。这里，例如，在使用透过率60。％的半透光膜的灰色调掩模中，从上 述"-0.00516x+0.85417的函数(相关函数)的倾斜度看来，在该灰色调 掩模中，付与4.0%的透过率变化(y=0.04)的相位差变化(x)可得到所 谓的7.8的容许范围。此外，相位差变化的容许范围，在透过率40%的半 透光膜中，为11.1度，在透过率20%的半透光膜中，为18.9度。实际上考虑灰色调掩模的半透光部的透过率的上限为60%时，由灰 色调掩模的面内的半透光膜引起的相位差分布如果在7.8度以内，则满足 上述基准。也就是说，由于使在透光部和半透光部的边界部分产生的抗蚀剂图案 的阶梯换算为透过率后不超过4.0%，所以可以说使用了相差分布不超过 7.8的半透光膜的灰色调掩模是优选的灰色调掩模。此外，本发明包含灰色调掩模板的制造方法。该灰色调掩模板在灰色 调掩模的制造中使用，其中灰色调掩模根据部位选择性地减少对被复制体 的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的 部分的所希望的复制图案。该灰色调掩模板在透明基板上具有半透光膜和 遮光膜，通过在该掩模板上实施规定的构图，形成具有遮光部、通过半透 光膜透过曝光光线的一部分的半透光部、以及没有膜的透光部的灰色调掩 模。根据本发明的灰色调掩模板的制造方法，其特征在于，当该半透光膜 的曝光光线透过率为XX，在形成掩模图案的区域内，前述半透光膜的曝 光光线透过率分布的容许范围为YX时，按照与X连动的值，即由在半 透光部和透光部的边界产生的曝光光线的相位的反转而引起的透过率变 化的值成为YX以内的方式，决定前述半透光膜的膜质。
艮口，在设计半透光膜时，在使该半透光膜的膜厚或组成分布极小，并将透过率分布抑制在Y。/。以下的同时，还需要附加由该半透光膜产生的、 透光部和半透光部的边界上的相位的反转的影响。由于这个相位的反转的影响度因想要得到的半透光膜的透过率(例 如，为20%或60%)而有很大不同，因此优选通过预先进行模拟等来把 握。此外，希望按照使基于相位的反转的透过率变化为YX以下的方式， 决定半透光膜的膜质。这里，半透光膜的膜质的决定，例如在半透光膜为MoSix的情况下， 是指决定其组成，并具备上述条件。例如，在使用溅射法成膜的情况下， 可以通过溅射气体(氩等)的流量等对所希望的膜组成进行控制。
权利要求
1. 一种灰色调掩模板，其用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩模的制造，根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该灰色调掩模板，在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该掩模板上实施规定的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一部分的半透光部、以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，前述半透光膜，在基板面内的至少形成掩模图案的区域内的、曝光光线透过率的分布为4.0％以内。
2. —种灰色调掩模板，其用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩模的制 造，根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制 体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该灰色调掩模板，在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该 掩模板上实施规定的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一 部分的半透光部、以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，前述半透光膜，其曝光光线透过率为60%以下，并且，前述半透光膜 被调整使得在照射曝光光线时，在基板面内的至少形成掩模图案的区域 内，通过前述半透光部的曝光光线与通过前述透光部的曝光光线的相位差 为53度以内。
3. —种灰色调掩模板，其用于灰色调掩模的制造，该灰色调掩模的制 造，根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制 体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案，该灰色调掩模板，在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该 掩模板上实施规定的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一 部分的半透光部、以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，前述半透光膜，曝光光线透过率为60%以下，并且在基板面内的至少 形成掩模图案的区域内，面内相位差分布为7.8度以下。
4. 根据权利要求1记载的灰色调掩模板，其特征在于， 前述半透光膜，其曝光光线透过率为20 60%。
5. 根据权利要求2记载的灰色调掩模板，其特征在于， 前述半透光膜，其曝光光线透过率为20 60%。
6. 根据权利要求3记载的灰色调掩模板，其特征在于， 前述半透光膜，其曝光光线透过率为20 60%。
7. —种灰色调掩模的制造方法，由使用权利要求l一6中任一项记载 的灰色调掩模板，通过构图来形成前述遮光部、透光部和半透光部。
8. —种灰色调掩模的制造方法，所述灰色掩模是根据部位选择性地减 少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含 残膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模，该灰色调掩模具有 透光部、遮光部以及使曝光光线的一部分透过的半透光部，在该灰色调掩 模的制造方法中，通过在透明基板上，在形成遮光膜之后实施第一构图，在包含构图后 的遮光膜的基板的整个表面上形成半透光膜，在形成该半透光膜之后实施 第二构图，由此在该半透光膜和该遮光膜上分别实施规定的构图，来作为 灰色调掩模，调整前述半透光膜，使得在基板面内的至少形成掩模图案的区域内的 曝光光线透过率的分布为4.0%以内。
9. 一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模是根据部位选择性地 减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包 含残膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模，该灰色调掩模具 有透光部、遮光部以及使曝光光线的一部分透过的半透光部，在该灰色调 掩模的制造方法中，通过在透明基板上，在形成遮光膜之后实施第一构图，在包含构图后 的遮光膜的基板的整个表面上形成半透光膜，在形成该半透光膜之后实施 第二构图，由此在该半透光膜和该遮光膜上分别实施规定的构图，来作为 灰色调掩模，前述半透光膜，其曝光光线透过率为60%以下，并且，前述半透光膜 被调整使得在被照射曝光光线时，在基板面内的至少形成掩模图案的区域 内，通过前述半透光部的曝光光线与通过前述透光部的曝光光线的相位差 为53度以内。
10. —种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模是根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成 包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模，该灰色调掩模 具有透光部、遮光部以及使曝光光线的一部分透过的半透光部，在该灰色 调掩模的制造方法中，通过在透明基板上，在形成遮光膜之后实施第一构图，在包含构图后 的遮光膜的基板的整个表面上形成半透光膜，在形成该半透光膜之后实施 第二构图，由此在该半透光膜和该遮光膜上分别实施规定的构图，来作为 灰色调掩模，调整前述半透光膜，以使曝光光线透过率为60%以下，并且在基板面 内的至少形成掩模图案的区域内，面内相位差分布为7.8度以内。
11. 一种灰色调掩模，是根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光 线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所 希望的复制图案的灰色调掩模，其对在透明基板上形成的半透光膜和遮光 膜分别实施规定的构图来形成遮光部、通过半透光膜透过一部分曝光光线 的半透光部、以及没有膜的透光部，前述半透光部，在基板面内的至少形成掩模图案的区域内的曝光光线 透过率的分布为4.0%以内。
12. —种灰色调掩模，是根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光 线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所 希望的复制图案的灰色调掩模，其对在透明基板上形成的半透光膜和遮光 膜分别实施规定的构图来形成遮光部、通过半透光膜透过一部分曝光光线 的半透光部、以及没有膜的透光部，前述半透光部，其曝光光线透过率为60%以下，并且，前述半透光部 被调整使得在照射曝光光线时，在基板面内的至少形成掩模图案的区域 内，通过前述半透光部的曝光光线和通过前述透光部的曝光光线的相位差 成为53度以内。
13. —种灰色调掩模，是根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光 线的照射量，并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所 希望的复制图案的灰色调掩模，其对在透明基板上形成的半透光膜和遮光 膜分别实施规定的构图来形成遮光部、通过半透光膜透过一部分曝光光线 的半透光部、以及没有膜的透光部，调整前述半透光部，以使其曝光光线透过率在60%以下，并且在基板 面内的至少形成掩模图案的区域内，面内相位差分布成为7.8度以内。
14. 一种图案复制方法，使用由权利要求7 10中任一项记载的制造 方法得到的灰色调掩模、或者权利要求11 13中任一项记载的灰色调掩 模，具有在被复制体上照射曝光光线的曝光工序，从而在被复制体上形成 包含残膜值不同的部分的规定的复制抗蚀剂图案。
15. —种灰色调掩模板的制造方法，用于灰色调掩模的制造，该灰色 调掩模的制造，根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量， 并在被复制体上的光刻胶上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制 图案，该灰色调掩模板，在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，并通过在该 掩模板上实施规定的构图，形成遮光部、通过半透光膜透过曝光光线的一 部分的半透光部、以及没有膜的透光部，由此作为灰色调掩模，当该半透光膜的曝光光线透过率为XX，在形成掩模图案的区域内， 前述半透光膜的曝光光线透过率分布的容许范围为YX时，按照与X连动 的值、即由在半透光部和透光部的边界产生的曝光光线的相位的反转而引 起的透过率变化的值成为YX以内的方式，决定前述半透光膜的膜质。
全文摘要
一种灰色调掩模板，其用于根据部位选择性地减少对被复制体的曝光光线的照射量，并在被复制体上形成包含残膜值不同的部分的所希望的复制图案的灰色调掩模的制造中使用，该灰色调掩模板在透明基板上具有半透光膜和遮光膜，半透光膜在基板面内至少形成掩模图案的区域内的曝光光线透过率的分布在4.0％以内。通过在该掩模板上实施规定的构图，形成遮光部、透光部、由半透光膜构成的半透光部，由此得到灰色调掩模。
文档编号G03F1/28GK101398611SQ20081016108
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月29日
发明者三井胜, 井村和久, 佐野道明, 木村泰树 申请人:Hoya株式会社