專利名稱：多色調光掩模、多色調光掩模制造方法以及圖案轉印方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display :以下稱作LCD)的制造等中使用的多色調光掩模、多色調光掩模制造方法以及圖案轉印方法，尤其涉及適用于薄膜晶體管液晶顯示裝置的制造中所使用的薄膜晶體管的制造的多色調光掩模、多色調光掩模制造方法以及圖案轉印方法。
背景技術：
在LCD的領域中，與CRT(陰極射線管)相比，薄膜晶體管液晶顯示裝置(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display :以下稱作TFT-LCD)具有易于薄型化且功耗低的優(yōu)點，因此目前快速地向商品化發(fā)展。TFT-LCD具有如下的概略結構在排列成矩陣狀的各像素上排列有TFT的結構的TFT基板、以及與各像素對應地排列有紅、綠、藍像素圖案的濾色器，隔著液晶相而重疊。在TFT-LCD中，制造工序數(shù)量較多，以往僅僅是TFT基板就使用5 6片光掩模來制造。在這種狀況下公知有下述技術在液晶顯示裝置所使用的薄膜晶體管(TFT)的制造中，為了減少掩模的使用片數(shù)而高效地制造，使用所謂的多色調光掩模(multitonemask)。 該多色調光掩模具有在透明基板上形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，用于在使用該光掩模將圖案轉印到被轉印體上時，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，由此在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案。 在日本特開2004-309515號公報(專利文獻l)中，公開了以下目的的灰度掩模
利用曝光機的分辨極限以下的細微遮光圖案，降低透射該區(qū)域的光的透射量，選擇性地改
變光致抗蝕劑的膜厚。此外，記載了以下技術在灰度部上產生了黑缺陷的情況下，通過蝕
刻減小膜厚，使該黑缺陷成為所述灰度部可得到與正常灰度部相同灰度效果的膜厚。此外，
記載了以下技術在灰度部上產生了白缺陷的情況下，通過FIB(FocusedIon Beam :聚焦離
子束)形成所述灰度部可得到與正常灰度部相同灰度效果的半透射性修正膜。 此外，在日本特開2002-131888號公報(專利文獻2)中記載了如下的方法在光
掩模的白缺陷部分，將氦氣作為運載氣體、鉻(Cr)作為原料氣體，通過激光CVD法來形成膜。 在上述用于TFT制造等的多色調光掩模中，在其制造工藝中也不能完全避免在由
半透光膜構成的半透光部中產生缺陷。例如，由于在光掩模坯體(photo-mask blank)制造
過程中在基板上形成膜時產生的缺陷、或者在利用了光刻法的掩模制造工序中異物的附著
和抗蝕劑的針孔等各種原因，可能產生欠缺缺陷(白缺陷)或過剩缺陷(黑缺陷)。這里，
將由于膜圖案的過剩、遮光膜成分的附著、或異物引起的透射率低于預定值的缺陷稱作黑
缺陷，將由于膜圖案的不足引起的透射率高于預定值的缺陷稱作白缺陷。 在專利文獻1記載的對使用了細微遮光圖案的灰度部實施修正的情況下，作為曝
光機分辨極限以下的遮光圖案變得模糊的結果，需要計算實際上成為怎樣的透射率而對被轉印體上的抗蝕劑進行曝光，減去產生黑缺陷部分的膜厚以帶來與其相同的灰度效果。該計算非常困難，如果未能適當?shù)剡M行透射率調整，則會產生二次黑缺陷和白缺陷。此外，膜厚減小部分的透射光與正常的細微遮光圖案的透射光之間嚴格來說相位不同，因此會產生由光的干涉引起的透射光的增減，實效透射率的計算愈發(fā)變得復雜。此外，在對灰度部的白缺陷進行修正的情況下，對于基于FIB法的成膜來說存在材料的限制，例如，使用芘等通過FIB形成的碳系薄膜是與正常部分的膜不同的材料，因此與正常的細微圖案部分的透射光之間產生相位差。 此外，專利文獻2所公開的基于激光CVD法的缺陷修正將Cr作為原料氣體來形成膜，因此在Cr遮光膜的缺陷修正中沒有問題，但在對于半透光部使用了基于其它材料的半透光膜的多色調光掩模中，如果直接使用，則即使使用透射率與半透光膜相等的Cr修正膜，也可能在修正部與正常部(沒有缺陷的正常半透光部)的邊界、或修正部與透光部的邊界上，由于相位差產生的干涉而使得透射率降低，成為不適當?shù)男拚谀?。在使用這種修正掩模時，無法滿足半透光部所要求的透射率允許范圍，存在給掩模用戶帶來不方便的擔憂。在該情況下有時會產生下述嚴重問題，即，例如在TFT的溝道部中，發(fā)生源區(qū)、漏區(qū)間的短路(short)，產生液晶顯示裝置的錯誤動作。 另一方面，對于在使用多色調光掩模對被轉印體轉印圖案時所使用的曝光機，例如在液晶顯示裝置制造用掩模的情況下，通常使用i線 g線(365 436nm)左右的波長區(qū)域。在這些曝光中，與用于制造半導體裝置的情況相比，通常需要進行面積較大的曝光，因此為了確保光量，不使用單一波長而使用具有波長區(qū)域的曝光光是有利的。因此，在確定多色調光掩模的規(guī)格時，需要考慮曝光光具有的曝光波長區(qū)域及其強度分布，設計半透光部，使得在使用預定的曝光光時得到期望的透射率。 在上述的利用半透光膜形成的半透光部中產生的缺陷部位中形成修正膜的情況下，所形成的修正膜如果不是考慮了上述半透光膜的光透射率而適當設計的話，結果會在修正膜部分中產生黑缺陷或白缺陷這樣的不良情況。并且，如上所述，即使使用透射率與半透光膜相等的修正膜，在修正部與正常部的邊界、或修正部與透光部的邊界上，當存在相位差時會產生由干涉引起的透射率降低。另一方面，在多數(shù)情況下，曝光機的曝光光在各個裝置中不一定恒定。例如，即使具有i線 g線的波長區(qū)域的曝光光，也有可能存在i線強度最大的曝光機、g線強度最大的曝光機等。此外，曝光機的光源的波長特性隨著時間經(jīng)過而變化，因此如果不考慮實際曝光時曝光光的波長特性來設計半透光膜和修正膜的光透射特性，則難以生產精度良好的灰度掩模。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第1目的在于提供一種對由半透光膜構成的半透光部中產生的缺陷進
行了適當修正的多色調光掩模。 此外，本發(fā)明的第2目的在于提供一種這種多色調光掩模的制造方法。 并且，本發(fā)明的第3目的在于提供一種使用了上述多色調光掩模的圖案轉印方法。 為了達到上述目的，本發(fā)明具有以下的結構。
(結構l)
—種多色調光掩模，其通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和遮光膜進行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，該多色調光掩模的特征在于，所述遮光部是在所述透明基板上至少形成所述遮光膜而形成的，所述透光部是露出所述透明基板而形成的，所述半透光部具有由形成在所述透明基板上的半透光膜構成的正常部、和由形成在所述透明基板上的修正膜構成的修正部，所述透光部與所述修正部的針對從i線(波長365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差為80度以下。
(結構2) 并且，根據(jù)結構1所述的多色調光掩模，其特征在于，所述正常部與所述修正部的針對從i線(波長365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差為80度以下。(結構3) —種多色調光掩模，其通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和遮光膜進
行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，通過利用該轉印圖案
對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕
劑殘膜值的抗蝕劑圖案，該多色調光掩模的特征在于，所述遮光部是在所述透明基板上至
少形成所述遮光膜而形成的，所述透光部是露出所述透明基板而形成的，所述半透光部具
有由形成在所述透明基板上的半透光膜構成的正常部、和由形成在所述透明基板上的修正
膜構成的修正部，所述正常部與所述透光部、所述正常部與所述修正部、所述透光部與所述
修正部的針對從i線(波長365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差均
為80度以下。(結構4) 根據(jù)結構1至3中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述半透光膜由含有
硅化鉬化合物的材料構成。(結構5) 根據(jù)結構1至4中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述修正膜由含有鉬
和硅的材料構成。(結構6) 根據(jù)結構1至5中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述遮光部在所述透
明基板上依次至少形成有所述半透光膜和所述遮光膜。
(結構7) 根據(jù)結構1至6中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述多色調光掩模是用于制造薄膜晶體管的光掩模，所述遮光部包含與所述薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)對應的部分，所述半透光部包含與所述薄膜晶體管的溝道對應的部分。
(結構8) —種圖案轉印方法，其特征在于，使用結構1至7中任一項所述的多色調光掩模，通過曝光機將所述轉印圖案轉印在被轉印體上。
(結構9)
6
—種多色調光掩模制造方法，所述多色調光掩模通過分別對形成在透明基板上的
至少半透光膜和遮光膜進行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印
圖案，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上
形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，其特征在于，該多色調光掩模制造方
法具有以下工序準備在所述透明基板上至少形成有半透光膜和遮光膜的光掩模坯體的工
序；通過光刻法分別對所述半透光膜和所述遮光膜進行圖案加工，由此形成具有遮光部、透
光部以及半透光部的轉印圖案的構圖工序；以及對所形成的所述轉印圖案中產生的缺陷進
行修正的修正工序，在所述修正工序中，在所述半透光膜的欠缺部、或者去除了所述半透光
膜或所述遮光膜的去除部中形成修正膜而成為修正部，所述透光部與所述修正部的針對從
i線(波長365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差設為80度以下。(結構10) 根據(jù)結構9所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，所述正常部與所述修正部的針對從i線(波長365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差設為80度以下。(結構ll) —種多色調光掩模制造方法，所述多色調光掩模通過分別對形成在透明基板上的
至少半透光膜和遮光膜進行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印
圖案，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上
形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，其特征在于，該多色調光掩模制造方
法具有以下工序準備在所述透明基板上至少形成有半透光膜和遮光膜的光掩模坯體的工
序；通過光刻法分別對所述半透光膜和所述遮光膜進行圖案加工，由此形成具有遮光部、透
光部以及半透光部的轉印圖案的構圖工序；以及對所形成的所述轉印圖案中產生的缺陷進
行修正的修正工序，在所述修正工序中，在所述半透光膜的欠缺部、或者去除了所述半透光
膜或所述遮光膜的去除部中形成修正膜而成為修正部，所述正常部與所述透光部、所述正
常部與所述修正部、所述透光部與所述修正部的針對從i線(波長365nm)到g線(波長
436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差均設為80度以下。(結構12) 根據(jù)結構9至11中任一項所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，使用含有
硅化鉬化合物的材料作為所述半透光膜的材質。(結構13) 根據(jù)結構9至12中任一項所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，通過激光
CVD法來形成所述修正膜。(結構14) 根據(jù)結構12所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，通過分別使用了含鉬的原料和含硅的原料的激光CVD法來形成所述修正膜。
接著，對本發(fā)明的效果進行說明。 在相鄰的透光部和修正部的邊界上，能夠抑制由相位差引起的透射率降低，使用光掩模在被轉印體上得到的抗蝕劑圖案成為期望的良好形狀。當然，在制造TFT液晶顯示裝置的情況下，還能抑制由溝道部的短路引起的動作不良等不良情況。
此外，能夠得到對半透光部中產生的缺陷進行了適當修正的多色調光掩模。
并且，使用如上所述對半透光部中產生的缺陷進行了適當修正的多色調光掩模， 對被轉印體進行圖案轉印，由此能夠抑制在TFT-LCD等電子器件上產生的不良，實現(xiàn)高合 格率和穩(wěn)定器件的生產性。


圖1是用于說明使用多色調光掩模的圖案轉印方法的截面圖。 圖2(a) (h)是示出多色調光掩模的制造工藝的一例的截面圖。 圖3(A) (E)是具有典型的TFT圖案作為轉印圖案的多色調光掩模的平面圖。 圖4是示出相位偏移量相對于半透光膜的材料及其透射率的關系的圖。 圖5是示出通過激光CVD法形成的Cr膜的透射率的i線 g線波長依賴性的圖。 圖6是示出MoSi半透光膜的透射率的i線 g線波長依賴性的圖。 圖7是示出通過FIB形成的碳膜的透射率的i線 g線波長依賴性的圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的幾個實施方式。 圖1是用于說明使用多色調光掩模的圖案轉印方法的截面圖。圖1所示的多色調 光掩模10例如用于制造液晶顯示裝置(LCD)的薄膜晶體管(TFT)等的電子器件，在圖l所 示的被轉印體20上形成有兩個以上膜厚階段性不同或連續(xù)不同的抗蝕劑圖案23。此外，圖 1中標號22A、22B表示在被轉印體20中層疊在基板21上的膜。 示出了上述多色調光掩模10除了遮光部、透光部以外還具有一種半透光部的三 色調掩模的例子，具體而言，該多色調光掩模10構成為具有遮光部ll，其在使用該光掩模 10時遮擋曝光光(透射率大致為0% );透光部12，其露出透明基板14的表面并透過曝光 光；以及半透光部13，其在設透光部的曝光光透射率為100%時，透射率降低至20 80% ， 優(yōu)選降低至20 60%左右。遮光部11是在玻璃基板等的透明基板14上依次設置半透光 性的半透光膜16和遮光性的遮光膜15而構成。此外，半透光部13是在透明基板14上形 成上述半透光膜16而構成，半透光部13的曝光光(例如，i線 g線)的透射率設定得比 透光部12的低。 作為上述半透光膜16，可以列舉鉻化合物、硅化鉬化合物、Si、 W、 Al等。其中，在 鉻化合物中，有氧化鉻(Cr0x)、氮化鉻(CrNx)、氮氧化鉻(Cr0xN)、氟化鉻(CrFx)和在這些 中含有碳和氫的鉻化合物。此外，作為硅化鉬化合物，除了MoSix以外，可使用MoSi的氮化 物、氧化物、氮氧化物和碳化物等。半透光膜16尤其優(yōu)選由含有硅化鉬化合物的膜材料構 成。含有硅化鉬化合物的膜材料與有利地用于遮光膜的鉻系材料之間具有蝕刻選擇性，在 后述的制造方法中，對于蝕刻一個膜的蝕刻介質，另一個膜具有耐性，因此在蝕刻加工上是 極其優(yōu)異的材料。此外，半透光膜也可以層疊。 此外，作為上述遮光膜15，可列舉Cr、Si、W、Al等。優(yōu)選以Cr為主要成分的材料。 更加優(yōu)選的是可以通過在表面具有Cr的氧化物或氮化物這樣的Cr系化合物的層作為反 射防止層，來提高描繪轉印圖案時的精度，抑制在使用掩模時發(fā)生不希望的反射雜散光。優(yōu) 選遮光膜單獨具有、或通過與半透光膜的層疊而具有光學濃度3. 0以上的遮光性。
在使用上述多色調光掩模10時，在遮光部11處實質上不會透射曝光光，在透光部 12處透射曝光光，在半透光部13處減少曝光光。因此，形成在被轉印體20上的抗蝕劑膜 (正性光致抗蝕劑膜)在轉印后、經(jīng)過顯影時，形成如下的抗蝕劑圖案23 :在與遮光部11對 應的部分處膜厚較厚，在與半透光部13對應的部分膜厚較薄，在與透光部12對應的部分實 質上不產生殘膜(參照圖1)。這里，將在該抗蝕劑圖案23中在與半透光部13對應的部分 處膜厚較薄的效果稱作灰度效果。此外，在使用了負性光致抗蝕劑膜的情況下，需要進行考
慮將與遮光部和透光部對應的抗蝕劑膜厚反轉的設計，即使在這種情況下，也能充分得到 本發(fā)明的效果。 此外，在圖1所示的沒有抗蝕劑圖案23的膜的部分，對被轉印體20的例如膜22A 和22B實施第一蝕刻，通過灰化等去除抗蝕劑圖案23的膜較薄的部分，在該部分處對被轉 印體20的例如膜22B實施第二蝕刻。由此，使用一片多色調光掩模10 (三色調掩模)來實 施以往的與兩片光掩模對應的工序，削減了掩模片數(shù)。 上述多色調光掩模10通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和遮光膜進 行加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，用于通過該轉印圖案對透 射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘 膜值的抗蝕劑圖案。在該多色調光掩模10中，所述遮光部是在所述透明基板上至少形成所 述遮光膜而成的，所述透光部是露出所述透明基板而形成的，所述半透光部具有正常部和 修正部，該正常部由形成在所述透明基板上的半透光膜構成，該修正部由形成在所述透明 基板上的修正膜構成。此外，所述透光部與所述修正部的針對從i線(波長365nm)到g線 (波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差設定為80度以下。 根據(jù)多色調光掩模的制造方法，透明基板上的半透光膜和遮光膜的順序無論哪個 在上面都可以。關于多色調光掩模的制造方法，將在后面詳細描述。 不僅如上述圖1所示的除了透光部、遮光部以外還具有一種半透光部的三色調掩 模，即使作為具備具有不同曝光光透射率的兩個半透光部的四色調掩模、或具有四個以上 色調數(shù)的掩模，也可優(yōu)選地實施本發(fā)明。 上述多色調光掩模10優(yōu)選適用于TFT制造，遮光部包含與TFT的源區(qū)和漏區(qū)對應 的部分，半透光部包含與TFT的溝道對應的部分。 圖3是具有典型的TFT圖案作為轉印圖案的多色調光掩模的平面圖。對與圖1等 同的部位標注同一標號。在具有如圖所示的圖案的光掩模的情況下，本發(fā)明發(fā)揮顯著效果。
例如如圖1的截面圖所示，多色調光掩模優(yōu)選具有按照透光部、遮光部、半透光 部、遮光部和透光部的順序排列的部分。此外，在如圖3那樣的圖案的情況下，優(yōu)選在一個 方向(例如參照圖3(A)中的虛線方向)上具有按照透光部、遮光部、半透光部、遮光部、半 透光部、遮光部和透光部的順序排列的部分。在圖1和圖3的任意一個中，遮光部與半透光 部、遮光部與透光部、半透光部與透光部分別具有鄰接部分。 上述半透光部的曝光光透射率由半透光膜的膜材料和膜厚來確定。此外，半透光 部的曝光光相位差(這里是指相對于透過透明基板的光的相位的相位偏差)也由膜材料和 膜厚來確定。因此，多色調光掩模可以根據(jù)其用途、以及使用其制造的器件(例如TFT-LCD) 的制造容限，來確定半透光部采用怎樣的膜材料具有怎樣的膜厚。在該確定處理中必須考 慮透射率和相位差雙方。即使作為單獨的膜來考慮透射率，在由該半透光膜形成的半透光
9部與其他部分(透光部、和通過修正膜修正后的半透光部(即修正部))的鄰接部分，由于 產生的相位差而產生干涉，實際的透射光量局部減少，如果不考慮該情況，則不能進行所期 望的精確的圖案轉印。實際上，在鄰接部的相位差大于預定范圍時，在鄰接部處，兩側的透 射光抵消并產生暗線。 這里，假設在圖3(A)所示的轉印圖案中利用半透光膜16形成的相當于溝道部的 部分(大致U字形的圖案)上產生了黑缺陷或白缺陷。例如，黑缺陷是在半透光膜上殘留 有過剩的遮光膜的情況，白缺陷是在所使用的正性抗蝕劑上產生針孔、在半透光膜上產生 欠缺的情況等。 在黑缺陷的情況下，可以對產生黑缺陷的部分進行激光或FIB照射，用其能量去 除該部分，在所去除的部分重新形成修正膜。例如，對于在溝道部產生的黑缺陷，可以去除 該溝道部全體的半透光膜，在溝道部全體上形成修正膜30 (參照圖3 (B))。或者，如果在溝 道部產生的黑缺陷較小，則也可以僅去除黑缺陷部分，根據(jù)所去除的部分的形狀來形成修 正膜30(參照圖3(C))。 另一方面，在白缺陷的情況下也同樣，可以去除包含白缺陷部分的溝道部全體的 半透光膜，在溝道部全體上形成修正膜，或者也可以在去掉白缺陷部分和白缺陷周邊部分 的半透光膜而調整了形狀的部分上，根據(jù)該形狀來形成修正膜。 在上述圖3 (B)的情況下，形成修正膜30而修正后的部分(修正部)與透光部12 相鄰。兩者均透射光，因此當透過兩者的光的相位大為不同時，在該部分上透射光彼此抵 消，產生如圖3(B)中的粗線31所示的暗線。因此，當使用這樣的光掩模對被轉印體上的抗 蝕劑膜進行曝光時，由于該部分處產生抗蝕劑膜的曝光量不足，產生不希望的抗蝕劑圖案 形狀不良。例如，在TFT的溝道部，上述暗線部分還可能產生使源區(qū)和漏區(qū)短路的不良情 況。 因此，這里，必須使用修正部與透光部之間的相位差小于預定值的修正膜。這里 的相位差是指相對于在對該光掩模進行曝光時使用的曝光光波長的相位差，例如是針對i 線 g線的波長光的相位差。優(yōu)選在i線 g線的區(qū)域內的任意波長中，相位差都在預定 范圍內。具體而言，只要由于相位差導致透射光量減少而產生的暗線部的最小透射率不小 于正常部的半透光部即可。在該情況下，等價于半透光部的圖案大小在透光部側與設計值 相比增大了暗線部的線寬那么多，是最終不會產生TFT動作不良等的不良情況的范圍。這 種相位差為80度以下，更優(yōu)選為70度以下。像這樣，通過使用修正部與透光部之間的、針 對i線 g線的波長光的相位差為80度以下的修正膜33來進行修正，由此可以抑制下述 不良狀況修正部與透光部的鄰接部處的暗線部實質上起到遮光部的作用(參照圖3(D))。
并且，如上述的圖3(C)所示，在針對在半透光部的一部分上產生的缺陷局部地形 成修正膜的情況下，半透光部的修正部與半透光部的正常部相鄰。這里，當兩者所透射的光 的相位差過大時，兩者的透射光抵消而透射光量局部下降，在該部分上如圖3(C)中的粗線 32所示的暗線部實質起到遮光部的作用，此時產生與以上所述相同的不良情況。
因此，優(yōu)選進行修正膜和半透光膜的選擇，使得修正部與正常部(正常的半透光 部13)之間的、針對i線 g線的波長光的相位差也為80度以下，更優(yōu)選為70度以下。這 樣，通過使用修正部與正常部之間的、針對i線 g線的波長光的相位差為80度以下的修 正膜33來進行修正，可以抑制在修正部與正常部的鄰接部上產生暗線(參照圖3(E))。
10
因此，結果特別優(yōu)選如下所述的適當修正后的多色調光掩模。 S卩，一種多色調光掩模，其通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和遮光 膜進行圖案加工，由此具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，并通過利用該轉 印圖案對透射的曝光光量進行控制，由此在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不 同的抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，其中，所述遮光部是在所述透明基板上至少形成所述遮 光膜而成，所述透光部是露出所述透明基板而形成，所述半透光部具有正常部和修正部，該 正常部由形成在所述透明基板上的半透光膜構成，該修正部由形成在所述透明基板上的修 正膜構成，所述正常部與所述透光部、所述正常部與所述修正部、所述透光部與所述修正部 的針對從i線(波長365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差均為80 度以下、更優(yōu)選70度以下。 此外，由于所使用的膜材料和膜厚，存在相對于透明基板具有各種相位差的膜。例 如，存在相對于透明基板在正側具有相位差的膜，另一方面，還存在在負側具有相位差的 膜。因此，當在負側具有相位差的膜、與在正側具有相位差的膜相鄰時，兩者的相位差大于 任一膜相對于透明基板的相位差。因此，在選擇膜材料時，還需要留意相位差的產生方向。
這里，圖4例示了相位偏移量相對于半透光膜的材料及其透射率的關系。
縱軸為相對于透明基板的i線的相位偏移量，橫軸為透射率。透射率越低膜厚越 大。膜厚越大相位偏移量也越大。這里，例如使用MoSi膜作為半透光膜(正常部)時，在 透射率為25 80%的范圍內，相對于透明基板的相位偏移量小于+(正)20度。這種使用 MoSi膜的半透光部與透明基板的相位差較小，因此優(yōu)選。 另一方面，在該MoSi半透光膜上產生缺陷，通過FIB使用芘氣體形成的碳膜來修 正該部分。此時，如圖所示，所形成的修正膜的相位偏移量相對于透射率較大程度地變動， 例如，在透射率為30%時，相對于透明基板的相位差超過80度。經(jīng)本發(fā)明人的研究，在該相 位差時，在與透光部的邊界、以及與正常部的邊界上容易產生暗線，在圖3(B)的修正方法 中，或者根據(jù)透射率在圖3(B)和(C)的任意一個修正方法中，都發(fā)現(xiàn)成為容易產生上述不 良情況的掩模圖案。 此外，關于使用激光CVD法形成的Cr修正膜的相位偏移量，如圖4所示，與上述的 FIB碳膜相比，相位偏移量在正側較大，在用于圖3(B)的修正方法時、或用于圖3(B)和(C) 的任一修正方法時，都成為容易產生上述不良情況的掩模圖案。 因此，如果使用圖4所示的MoSi膜進行修正，則至少在20% 80%的透射率范圍 內，相對于透光部的相位差在20度以下，在修正部和透光部的邊界上不會產生暗線。因此， 在使用該光掩模在抗蝕劑膜上進行曝光并形成抗蝕劑圖案時，可以形成形狀良好的抗蝕劑 圖案。總之，優(yōu)選修正膜由含鉬和硅的材料形成。 此外，可以使用MoSi膜作為半透光膜(正常部)，因此在修正膜使用MoSi系膜的
情況下，在正常部和修正部的邊界上，相位差成為70度以下(實際上成為20度以下)，即使 進行前述圖3(C)那樣的局部修正，正常部與修正部之間的相位差也不會成為問題。 此外，如上所述使用對在半透光部中產生的缺陷進行適當修正后的多色調光掩
模，如前述圖l所示，對被轉印體進行圖案轉印，從而可以抑制在TFT-LCD等電子器件上產
生的不良，實現(xiàn)高合格率和穩(wěn)定的器件生產性。 接著，對多色調光掩模的制造方法進行說明。
作為制造對象的多色調光掩模通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和
遮光膜進行圖案加工，由此具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，用于通過該
轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，由此在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上
不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案。該多色調光掩模的制造方法包含以下工序準備在所述
透明基板上至少形成有半透光膜和遮光膜的光掩模坯體的工序；通過光刻法分別對所述半
透光膜和所述遮光膜進行圖案加工，由此形成具有遮光部、透光部以及半透光部的轉印圖
案的構圖工序；以及對在所形成的所述轉印圖案上產生的缺陷進行修正的修正工序。在
所述修正工序中，在所述半透光膜的欠缺部、或者去除了所述半透光膜或所述遮光膜的去
除部中，形成修正膜而成為修正部。此外，所述透光部與所述修正部的針對從i線(波長
365nm)到g線(波長436nm)的波長區(qū)域的波長光的相位差設為80度以下。 圖2是表示多色調光掩模的制造工序的一例的截面圖。 所使用的光掩模坯體1在透明基板14上依次形成有例如由含MoSi的材料構成的 半透光膜16和遮光膜15。此外，遮光膜15是以例如Cr為主要成分的遮光層15a、和含Cr 氧化物等的反射防止層15b的層疊結構(參照圖2(a))。 首先，在該光掩模坯體1上涂布抗蝕劑來形成抗蝕劑膜17 (參照圖2 (b))。使用正 性光致抗蝕劑作為上述抗蝕劑。 然后，進行第一次描繪。在描繪中使用激光。針對抗蝕劑膜17描繪預定的器件圖 案(例如在與遮光部對應的區(qū)域上形成抗蝕劑圖案那樣的圖案)，在描繪后進行顯影，由此 形成與遮光部的區(qū)域對應的抗蝕劑圖案17a(參照圖2(c))。 接著，將上述抗蝕劑圖案17a作為掩模，使用公知的蝕刻劑對露出的透光部和半 透光部區(qū)域上的遮光膜15進行蝕刻(參照圖2(d))。這里，作為蝕刻利用了濕蝕刻。此外， MoSi半透光膜對于Cr系遮光膜的蝕刻具有耐性。這里，去除所殘留的抗蝕劑圖案(參照圖 2(e))。 接著，在基板的整個面上形成與上述相同的抗蝕劑膜，進行第二次描繪。在第二次 描繪中，描繪至少在半透光部區(qū)域上形成有抗蝕劑圖案(在圖中在遮光部和半透光部區(qū)域 上形成有抗蝕劑圖案)這樣的預定圖案。通過在描繪后進行顯影，由此至少在與半透光部 對應的區(qū)域上形成抗蝕劑圖案18a(參照圖2(f))。 接著，將上述抗蝕劑圖案18a作為掩模，對露出的透光部區(qū)域上的半透光膜16進 行蝕刻，使透明基板14露出而形成透光部(參照圖2(g))。然后，通過去除殘留的抗蝕劑圖 案，來完成在透明基板14上形成有下述轉印圖案的多色調光掩模(三色調掩模)10(參照 圖2(h))，該轉印圖案具有由半透光膜16和遮光膜15的層疊膜構成的遮光部11 ;露出透 明基板14的透光部12 ;以及由半透光膜16構成的半透光部13。此外，還可以通過以下的 制造方法來制造多色調光掩模。 (1)準備在透明基板上依次層疊有半透光膜和遮光膜的光掩模坯體，在該光掩模 坯體上形成與遮光部和半透光部對應的區(qū)域的抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模，對 露出的遮光膜和半透光膜進行蝕刻，由此形成透光部。接著，在至少包含遮光部的區(qū)域上形 成抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模，對露出的遮光膜進行蝕刻，由此形成半透光部和 遮光部。這樣，可以得到在透明基板上形成有由半透光膜構成的半透光部、由半透光膜和遮 光膜的層疊膜構成的遮光部、以及透光部的多色調光掩模。
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(2)準備在透明基板上形成有遮光膜的光掩模坯體，在該光掩模坯體上形成與遮 光部對應的區(qū)域的抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模，對露出的遮光膜進行蝕刻，由此 形成遮光膜圖案。接著，在去除抗蝕劑圖案后，在基板的整個面上形成半透光膜。然后，在 與遮光部和半透光部對應的區(qū)域上形成抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模，對露出的 半透光膜進行蝕刻，由此形成透光部和半透光部。這樣，可以得到在透明基板上形成有由半 透光膜構成的半透光部、由遮光膜和半透光膜的層疊膜構成的遮光部、以及透光部的多色 調光掩模。 (3)在與上述(2)同樣地在透明基板上形成有遮光膜的光掩模坯體上，形成與遮 光部及透光部對應的區(qū)域的抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模，對露出的遮光膜進行 蝕刻，由此露出與半透光部對應的區(qū)域的透明基板。接著，在去除抗蝕劑圖案后，在基板的 整個面上形成半透光膜，在與遮光部和半透光部對應的區(qū)域上形成抗蝕劑圖案，將該抗蝕 劑圖案作為掩模，對露出的半透光膜(以及半透光膜和遮光膜)進行蝕刻，由此也可以形成 透光部、遮光部以及半透光部。 在對形成的轉印圖案上產生的缺陷進行修正的修正工序中，在半透光膜的欠缺 部、或者去除了半透光膜或遮光膜的去除部上，形成修正膜而成為修正部。在修正膜的形成 中，可以優(yōu)選使用激光CVD。例如，在形成MoSi系的修正膜的情況下，可以在導入了Mo原料 和Si原料的混合氣體氣氛中，照射激光束來形成MoSi成分膜。 作為Mo原料，可以使用六羥基鉬Mo (C0) 6、六氯化鉬MoCl6等。此外，作為Si原料，
可以使用硅烷SiH4、四氯化硅SiCl4、四甲基硅Si (CH3) 4和六甲基二硅烷Si (CH3) 3NSi (CH3) 3 等。 最優(yōu)選的是半透光膜(正常部)使用MoSi系(MoSix、 MoSiN、 MoSiON、 MoSiC等) 的膜，修正膜使用通過激光CVD法成膜的MoSi系(MoSix、MoSiC、MoSiOC、MoSiCl等)的膜。 該情況下，可以將透光部與修正部、修正部與正常部、正常部與透光部之間的針對i線 g 線的波長光的相位差均設為70度以下，可以通過進行膜厚和成分的選擇來設為更小(例如 50度以下、更優(yōu)選30度以下)。 優(yōu)選在成膜時選擇預先確定的Si原料和Mo原料，預先掌握成膜時激光的劑量 (與膜厚之間存在相關性)與透射率的關系，根據(jù)該數(shù)據(jù)進行成膜。 可是，如前所述，對于在使用多色調光掩模向被轉印體轉印圖案時所使用的曝光 機，例如在該曝光機用于制造液晶顯示裝置的情況下，通常使用i線 g線(365 436nm) 左右的波長區(qū)域。此外，在大多情況下曝光機的分光特性在各個裝置中未必恒定，例如即使 具有i線 g線的波長區(qū)域的曝光光，也存在i線強度最大的曝光機和g線強度最大的曝 光機等。因此，即使是例如預先設定為i線的透射率在半透光膜的正常部和修正部上相等 的光掩模，如果在正常部和修正部中使用了透射率波長依賴性不同的膜材料，則在應用于 g線或h線的強度較大的曝光機時，該掩模的正常部和修正部也未必表現(xiàn)出相等的透射率。 因此，通過該掩模形成在被轉印體上的轉印圖案成為正常部和修正部的抗蝕劑殘膜值不同 的圖案，使用該抗蝕劑圖案進行蝕刻時的條件設定變得困難。 這里，正常部和修正部這兩個半透光部的透射率波長依賴性實質上相等是指在 用于各個半透光部的膜結構中，透射率波長依賴性在i線 g線范圍內的變化曲線大致平 行。例如，包括對i線 g線范圍內的透射率變化進行直線近似時，該直線的斜率大致相等
13的情況。這里，直線的斜率大致相等是指相互的斜率差異在5X/100nm以內，更優(yōu)選在2X /100nm以內。進一步優(yōu)選為1% /100nm。 此外，經(jīng)本發(fā)明人的研究，在利用通過激光CVD法形成的修正膜中的Cr膜時，如圖 5所示，i線 g線波長區(qū)域的透射率變化較大。另一方面，圖6示出基于噴濺成膜的MoSi 半透光膜的不同膜厚的透射率波長依賴性。假如在該MoSi半透光膜上產生的缺陷部分上 通過激光CVD法形成Cr修正膜，則不能忽視由于曝光機的分光特性不同而造成的透射率變 動。 此外，圖7示出通過FIB形成的碳膜的不同膜厚下的透射率的i線 g線波長依 賴性。基于FIB的碳膜在i線 g線下的波長依賴性與MoSi膜類似，i線 g線的透射率 差在6%以下，或者斜率在8. 5%以下。但是，如前所述(圖4)，基于FIB的碳膜與MoSi膜 的正常部之間相位差非常不同，因此例如很難適用于透射率在30%以下的半透光部。
另一方面，如果修正膜使用MoSi系的材料并通過激光CVD法進行成膜，則可以將 與半透光部(正常部)使用的MoSi膜之間的i線 g線下的相位差設為70度以下，并且 將i線 g線下的透射率差也設為6%以下，此外，在透射率波長依賴性中也可以設為實質 上相等的值，因此兩者成為實質上近似的光學特性。因此，修正部可以具有與正常部大致相 同的實效半色調特性，作為多色調光掩模比較有利。 此外，在上述多色調光掩模的制造方法中，優(yōu)選所述正常部與所述修正部的針對 從i線到g線的波長區(qū)域的波長光的相位差也設為80度以下，更優(yōu)選設為70度以下。特 別優(yōu)選的是，所述正常部與所述透光部、所述正常部與所述修正部、所述透光部與所述修正 部的針對從i線到g線的波長區(qū)域的波長光的相位差均設為80度以下，更優(yōu)選設為70度 以下。
1權利要求
一種多色調光掩模，其通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和遮光膜進行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，該多色調光掩模的特征在于，所述遮光部是在所述透明基板上至少形成所述遮光膜而形成的，所述透光部是露出所述透明基板而形成的，所述半透光部具有由形成在所述透明基板上的半透光膜構成的正常部、和由形成在所述透明基板上的修正膜構成的修正部，所述透光部與所述修正部之間針對從波長365nm的i線到波長436nm的g線的波長區(qū)域中的波長光的相位差為80度以下。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多色調光掩模，其特征在于，所述正常部與所述修正部之間 針對從波長365nm的i線到波長436nm的g線的波長區(qū)域中的波長光的相位差為80度以 下。
3. —種多色調光掩模，其通過分別對形成在透明基板上的至少半透光膜和遮光膜進行 圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，通過利用該轉印圖案對 透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕劑 殘膜值的抗蝕劑圖案，該多色調光掩模的特征在于，所述遮光部是在所述透明基板上至少形成所述遮光膜而形成的， 所述透光部是露出所述透明基板而形成的，所述半透光部具有由形成在所述透明基板上的半透光膜構成的正常部、和由形成在所 述透明基板上的修正膜構成的修正部，所述正常部與所述透光部之間、所述正常部與所述修正部之間、所述透光部與所述修 正部之間針對從波長365nm的i線到波長436nm的g線的波長區(qū)域中的波長光的相位差均 為80度以下。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述正常部與所述 修正部的透射率波長依賴性實質上相等。
5. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述半透光膜由含 有硅化鉬化合物的材料構成。
6. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述修正膜由含有 鉬和硅的材料構成。
7. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述遮光部是在所 述透明基板上依次至少形成所述半透光膜和所述遮光膜而成的。
8. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的多色調光掩模，其特征在于，所述多色調光掩模 是用于制造薄膜晶體管的光掩模，所述遮光部包含與所述薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)對應的 部分，所述半透光部包含與所述薄膜晶體管的溝道對應的部分。
9. 一種圖案轉印方法，其特征在于，使用權利要求1至3中任一項所述的多色調光掩 模，通過曝光機將所述轉印圖案轉印到被轉印體上。
10. —種多色調光掩模制造方法，所述多色調光掩模通過分別對形成在透明基板上的 至少半透光膜和遮光膜進行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上 形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，其特征在于，該多色調光掩模制造方 法具有以下工序準備在所述透明基板上至少形成有半透光膜和遮光膜的光掩模坯體的工序； 通過光刻法分別對所述半透光膜和所述遮光膜進行圖案加工，由此形成具有遮光部、 透光部以及半透光部的轉印圖案的構圖工序；以及對在所形成的所述轉印圖案上產生的缺陷進行修正的修正工序，在所述修正工序中，在所述半透光膜的欠缺部、或者去除了所述半透光膜或所述遮光 膜的去除部中形成修正膜而成為修正部，所述透光部與所述修正部之間針對從波長365nm的i線到波長436nm的g線的波長區(qū) 域中的波長光的相位差設為80度以下。
11. 根據(jù)權利要求io所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，所述正常部與所述修正部之間針對從波長365nm的i線到波長436nm的g線的波長區(qū)域中的波長光的相位差 設為80度以下。
12. —種多色調光掩模制造方法，所述多色調光掩模通過分別對形成在透明基板上的 至少半透光膜和遮光膜進行圖案加工，從而具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印 圖案，通過利用該轉印圖案對透射的曝光光量進行控制，從而在被轉印體上的抗蝕劑膜上 形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案，其特征在于，該多色調光掩模制造方 法具有以下工序準備在所述透明基板上至少形成有半透光膜和遮光膜的光掩模坯體的工序； 通過光刻法分別對所述半透光膜和所述遮光膜進行圖案加工，由此形成具有遮光部、 透光部以及半透光部的轉印圖案的構圖工序；以及對在所形成的所述轉印圖案上產生的缺陷進行修正的修正工序，在所述修正工序中，在所述半透光膜的欠缺部、或者去除了所述半透光膜或所述遮光 膜的去除部中形成修正膜而成為修正部，所述正常部與所述透光部之間、所述正常部與所述修正部之間、所述透光部與所述修 正部之間針對從波長365nm的i線到波長436nm的g線的波長區(qū)域中的波長光的相位差均 設為80度以下。
13. 根據(jù)權利要求10至12中任一項所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，所述 正常部與所述修正部的透射率波長依賴性實質上相等。
14. 根據(jù)權利要求10至12中任一項所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，使用 含有硅化鉬化合物的材料作為所述半透光膜的材質。
15. 根據(jù)權利要求10至12中任一項所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，通過 激光CVD法來形成所述修正膜。
16. 根據(jù)權利要求15所述的多色調光掩模制造方法，其特征在于，通過分別使用了含 鉬的原料和含硅的原料的激光CVD法來形成所述修正膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多色調光掩模、多色調光掩模制造方法以及圖案轉印方法。一種在被轉印體上的抗蝕劑膜上形成具有兩個以上不同抗蝕劑殘膜值的抗蝕劑圖案的多色調光掩模，具有形成有遮光部、透光部和半透光部的轉印圖案。遮光部是在透明基板上形成遮光膜而成的。透光部是露出透明基板而形成的。半透光部具有由形成在透明基板上的半透光膜構成的正常部、和由形成在透明基板上的修正膜構成的修正部。透光部與修正部之間針對i線～g線的波長光的相位差為80度以下。
文檔編號G03F1/28GK101788757SQ201010003908
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權日2009年1月27日
發(fā)明者坂本有司 申請人:Hoya株式會社