CN101344720A - 灰阶掩模及其缺陷修正方法、其制造方法、图案转印方法 - Google Patents

Abstract

一种灰阶掩模(20)的缺陷修正方法，该灰阶掩模具有遮光部(21)、透光部(22)和半透光部(23)，该半透光部将掩模(20)使用时所使用的曝光光的透射量降低规定量，半透光部(23)包括半透光膜(26)，该方法具有：在半透光部(23)确定缺陷区域的工序；和在缺陷区域形成不同于半透光膜的组成的修正膜(27)的工序。在该修正膜形成工序中，预先把握相对规定波长的曝光光的修正膜的光透射率特性，根据所把握的修正膜的光透射率特性，适用相对规定波长的曝光光的修正膜(27)的光透射率与半透光膜(26)的大致相等的条件。

Description

灰阶掩模及其缺陷修正方法、其制造方法、图案转印方法

技术领域

本发明涉及液晶显示器(Liquid Crystal Display：在下面称为LCD)制造等所使用的灰阶掩模的缺陷修正方法、灰阶掩模的制造方法和灰阶掩模，以及图案转印方法，尤其涉及适合用于薄膜晶体管液晶显示器的制造所使用的薄膜晶体管衬底(TFT衬底)的制造的灰阶掩模的缺陷修正方法，灰阶掩模的制造方法，灰阶掩模和灰阶掩模转印方法。

背景技术

目前，在LCD的领域，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display：在下面称为TFT-LCD)与CRT(阴极射线管)相比较，具有容易形成较薄的类型，耗电量低的优点，由此，其商品化急速地进行。TFT-LCD具有下述的概略结构，即，在排列呈矩阵状的各像素排列有TFT的结构的TFT衬底、与对应于各像素而排列有红、绿、蓝的像素图案的滤色器，在介设有液晶层的条件下被重叠。就TFT-LCD的制造而言，工序数量多，仅TFT衬底也要使用5～6个光掩模而制造。在这样的状况下，提出了使用4个光掩模进行TFT衬底的制造的方法。

该方法通过使用具有遮光部和透光部及半透光部(灰阶部)的光掩模(在下面称为灰阶掩模)，来减少所使用的掩模数量。在这里，所谓半透光部，是指使用掩模将图案转印到被转印体上时，将所透射的曝光光的透射量降低规定量，并且被转印体上的光抗蚀膜的显影后的残膜量得到控制的部分，具有这样的半透光部、及遮光部和透光部的光掩模称为灰阶掩模。

图5和图6(图6是图5的制造工序的继续部分)表示使用灰阶掩模的TFT衬底的制造工序的一个实例。

在玻璃衬底1上，形成栅极电极用金属膜，通过使用光掩模的光刻工艺，形成栅极电极2。然后，形成栅极绝缘膜3、第1半导体膜4(a-Si)、第2半导体膜5(N+a-Si)、源极漏极用金属膜6、及正型光致抗蚀膜7(图5(a))。接着，使用具有遮光部11和透光部12及半透光部13的灰阶掩模10，将正型光致抗蚀膜7进行曝光并将其进行显影，由此，按照覆盖TFT沟道部形成区域、源极漏极形成区域和数据线形成区域，并且覆盖沟道部形成区域的部分比覆盖源极漏极形成区域的部分更薄的方式，形成第1抗蚀图案7a(图5(b))。接着，将第1抗蚀图案7a作为掩模，对源极漏极用金属膜6和第2、第1半导体膜5、4进行蚀刻处理(图5(c))。接着，通过氧的灰化处理去除沟道部形成区域的较薄的抗蚀膜，形成第2抗蚀图案7b(图6(a))。然后，将第2抗蚀图案7b作为掩模，对源极漏极用金属膜6进行蚀刻处理，形成源极/漏极6a，6b，接着，对第2半导体膜5进行蚀刻处理(图6(b))，将最后残留的第2抗蚀图案7b剥离(图6(c))。

作为在这里所使用的灰阶掩模，公知有半透光部由细微图案形成的结构的掩模。比如，图7所示的那样，具有：与源极/漏极相对应的遮光部11a、11b；透光部12；和与沟道部相对应的半透光部(灰阶部)13，半透光部13是形成有通过使用灰阶掩模的LCD用曝光机的分辨率极限以下的细微图案而成的遮光图案13a的区域。遮光部11a、11b和遮光图案13a通常均通过由铬、铬化合物等的相同材料形成的相同厚度的膜而成。使用灰阶掩模的LCD用曝光机的分辨率极限，在大多情况下，在步进方式的曝光机中约为3μm，在反射镜投影方式的曝光机中约为4μm。由此，比如，在图7中，可使半透光部13中的透射部13b的空间宽度小于3μm，使遮光图案13a的线宽小于曝光机的分辨率极限以下的3μm。

就上述细微图案类型的半透光部而言，灰阶部分的设计，具体来说用于具有遮光部和透光部的中间的半色调效果的细微图案是形成为线和空间(line andspace)型、还是形成为点(网点)型、或还是形成为其它的图案，这样的选择存在，并且，在线和空间(line and space)型的场合，还必须考虑线宽为多少、光透射的部分和被遮光的部分的比率是多少、整体的透射率设计为何种程度等，这样非常多的情况而进行设计。另外，即使在灰阶掩模的制造中，线宽的中心值的管理、掩模内的线宽的离散偏差管理等，也要求非常难的生产技术。

于是，在过去提出了将半透光部形成为半透射性的半色调膜(半透光膜)的方案。这样的技术在例如JP2002-189280号文献(专利文献1)中公开。可通过使用该半色调膜将半色调部分的曝光量减少而进行半色调曝光。在使用半色调膜的场合，在设计中研究整体的透射率必须为多少，并且在掩模中选择半色调膜的膜种类(材料)或膜厚，就可生产掩模。于是，在灰阶掩模的制造中，仅仅进行半色调膜的膜厚控制，便可以，较容易进行管理。另外，在通过灰阶掩模的半透光部形成TFT沟道部部分的场合，当为半色调膜时可通过光刻工序容易进行图案化，这样，具有即使在TFT沟道部的形状为复杂的图案形状的情况下，仍可制作的优点。

但是，在上述这样的专利文献1中记载的灰阶掩模中，在其制造过程中，无法避免在由半透光膜形成的半透光部产生缺陷的情况。另外，在这里，将因膜图案的剩余或遮光膜成分的附着或异物，而使透射率低于规定值的缺陷称为黑缺陷，将因膜图案的不足而使透射率高于规定值的缺陷称为白缺陷。

在使用半透光膜的灰阶掩模的半透光部中，产生白缺陷、黑缺陷的场合，通常，可认为通过使用例如激光CVD法、或收敛离子束(FIB)法来进行局部的膜修正。即，可在白缺陷的部分局部地形成修正膜，或将包括白缺陷部分、黑缺陷部分的区域按照预定的面积进行剥离，重新在局部形成修正膜。但是，在该场合，修正膜的材料不必使用与上述半透光膜相同的材料。其原因在于：在半透光部所使用的半透光膜并不限于适用于上述局部的成膜法。由此，必须以修正膜使用不同于半透光膜的膜组成的膜的情况为前提。在此场合，如果膜的组成不同，则光透射特性也不同。在例如半透光膜使用硅化钼化合物(MoSi)而修正膜使用碳的场合，则两者的光透射率特性例如在i线(365nm)和g线(436nm)就如图8所示的那样而不同。

另一方面，在使用灰阶掩模将图案转印于被转印体上时所使用的曝光机，例如是用于制造液晶显示器的曝光机场合，一般使用i线～g线(365～436nm)的波长区域。由于在这些曝光中，一般而言其面积比半导体装置制造用的更大的曝光是必须的，所以为了确保光量不使用单一波长而使用具有波长区域的曝光光是有利的。于是，在确定灰阶掩模的类型时，考察曝光光所具有的曝光波长区域和其强度分布，按照在使用规定的曝光光时可获得所期望的透射率的方式，设计半透光部是需要的。比如，在半透光部使用半透光膜的灰阶掩模的场合，按照在相对曝光光而掩模的透明衬底(透光部)的光透射率设为100％时，半透光部为20～60％的光透射率的方式，决定半透光膜的组成和膜厚。

在通过上述这样的半透光膜形成的半透光部中，比如，在成膜时产生缺陷，在缺陷部位形成修正膜的场合，如果所形成的修正膜没有考察上述半透光膜的光透射率而适当地设计，则修正膜部分在实际的曝光时的分光条件下，产生黑缺陷(透射率不足)、或白缺陷(透射率过大)这样的不利情况。另一方面，就曝光机的曝光光而言，在大多情况下在每个装置中不是一定的。比如，即使具有i线～g线的波长区域的曝光光，也存在在分光特性曲线中i线的强度最大的曝光机、g线的强度最大的曝光机等。另外，曝光机的光源的波长特性伴随时间而变化，即使为同一曝光机其分光特性仍不是一定的。另外，还具有根据通过在掩模上的转印形状等、要获得转印的结果的抗蚀图案形状等，掩模用户有意地选择曝光光的分光特性的情况。于是，如果没有考虑在实际曝光时的曝光光的波长特性而设计半透光膜和修正膜的光透射特性，则难以生产精度良好的灰阶掩模。

发明内容

本发明是针对上述情况而提出的，本发明的第1目的在于提供一种可适合地修正在半透光部中产生的缺陷的灰阶掩模的缺陷修正方法。另外，本发明的第2目的在于提供具有适合使用这样的缺陷修正方法的缺陷修正工序的灰阶掩模的制造方法。还有，本发明的第3目的在于提供一种在半透光部中产生的缺陷得到适当修正的灰阶掩模。此外，本发明的第4目的在于提供使用上述灰阶掩模的图案转印方法。

为了解决上述课题，本发明具有下述的方案。

(方案1)

本发明涉及一种灰阶掩模的缺陷修正方法，该灰阶掩模具有遮光部、透光部和半透光部，并且用于在被转印体上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案，其特征在于

上述半透光部通过在透明衬底上形成使曝光光的透射量降低的半透光膜而成，上述灰阶掩模的缺陷修正方法，具有：

确定在半透光膜中产生的缺陷区域的工序；

在所确定的上述缺陷区域，形成不同于上述半透光膜的组成的修正膜的工序；

并且，在上述修正膜形成工序中，

确定曝光光中所包括的规定波长；

根据预先把握的上述修正膜的光透射率特性，适用相对上述所确定的规定波长的光的上述修正膜的光透射率大致等于上述半透光膜的光透射率的条件，形成上述修正膜。

(方案2)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，相对上述规定波长的光的上述修正膜的光透射率大致等于上述半透光膜的光透射率的条件，是指在上述透光部的光透射率为100％时，上述修正膜和上述半透光膜的光透射率的差在1％以内的条件。

(方案3)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，上述条件的适用，通过膜厚的选择而进行。

(方案4)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，在i线～g线的波长区域，上述修正膜的光透射率与上述半透光膜的光透射率的差在3％以内。

(方案5)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，在上述修正膜形成工序，预先把握具有规定的组成的上述修正膜的分光透射率特性。

(方案6)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，在上述修正膜形成工序，预先把握在形成具有规定的组成的上述修正膜时的成膜条件与相对规定的曝光光波长的光透射率的相关性。

(方案7)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，在上述修正膜形成工序，通过选择上述修正膜的形成条件中的上述修正膜的组成，来调整光透射率。

(方案8)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，上述半透光膜的成膜使用溅射法，并且在上述修正膜的成膜中使用收敛离子束法。

(方案9)

本发明涉及上述方案1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于上述半透光膜的材料使用在硅化钼化合物、铬化合物、或Si、W、Al中的任一个，上述修正膜使用以碳(C)为主成分的材料。

(方案10)

本发明涉及上述方案9所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，上述半透光膜的材料使用硅化钼化合物，并且上述修正膜使用以碳(C)为主成分的材料。

(方案11)

本发明涉及一种灰阶掩模的制造方法，其特征在于，其包括方案1～10中的任意一项所述的缺陷修正方法的缺陷修正工序。

(方案12)

本发明涉及一种灰阶掩模，该灰阶掩模具有遮光部、透光部和半透光部，并且用于在被转印体上形成膜厚分阶段地或连续地不同的抗蚀图案，其特征在于，

上述半透光部，通过在透明衬底上形成相对曝光光中包括的规定波长的光具有规定的光透射率的半透光膜而成，并且，

在上述半透光部的规定部分，形成不同于上述半透光膜的组成的修正膜，在相对上述规定波长的光的上述透光部的光透射率为100％时，上述规定的光透射率和上述修正膜的光透射率的差在1％以内。

(方案13)

本发明涉及方案12所述的灰阶掩模，其特征在于，在i线～g线的波长区域，上述半透光膜的光透射率和上述修正膜的光透射率的差在3％以内。

(方案14)

涉及一种灰阶掩模，该灰阶掩模具有遮光部，透光部与半透光部，用于在被转印体上形成膜厚分阶段地或连续地不同的抗蚀图案，其特征在于：

上述半透光部，通过在透明衬底上形成相对曝光光中包括的规定波长的光具有规定的光透射率的半透光膜而成，并且，

在上述半透光部的规定部分，形成不同于上述半透光膜的组成的修正膜；

上述半透光膜和上述修正膜，在i线～g线的波长区域的光透射率的波长依赖性不同，上述半透光膜的透射率曲线和上述修正膜的透射率曲线具有在上述波长区域内相交叉的点。

(方案15)

本发明涉及方案14所述的灰阶掩模，其特征在于，在上述波长区域，上述半透光膜的光透射率和上述修正膜的光透射率的差在3％以内。

(方案16)

本发明涉及一种图案转印方法，其特征在于，使用方案11所述的制造方法制造的灰阶掩模、或使用方案12～15中的任意一项所述的灰阶掩模和规定波长的曝光光，对被转印体上的抗蚀剂进行曝光，在上述被转印体上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案。

根据本发明的灰阶掩模的缺陷修正方法，在半透光部中产生的半透光膜的缺陷区域形成不同于半透光膜的组成的修正膜的工序中，预先把握相对曝光光波区域中包括的规定波长光的上述修正膜的光透射率特性，根据所把握的修正膜的光透射率特性，适用相对上述规定波长光的上述修正膜的光透射率大致等于上述半透光膜的条件，形成修正膜。

由此，由于相对规定波长光的修正膜的光透射率与半透光膜大致相等，故在缺陷修正后的区域中，获得在半透光部的正常的灰阶部分中允许的透射率范围内的灰阶效果，并且在i线～g线的曝光光波长区域，上述规定波长的两者的膜的透射率最接近，可适当地修正在半透光部中产生的缺陷。作为优选，两者的膜的在i线～g线的曝光光波长区域的透射率曲线可在上述规定波长相交叉或最接近。

另外，根据本发明的灰阶掩模的制造方法，由于具有使用这样的本发明的缺陷修正方法的缺陷修正工序，故可获得在半透光部中产生的缺陷适当地修正后的灰阶掩模。

此外，根据本发明的灰阶掩模，在由相对规定的波长的曝光光具有规定的光透射率的半透光膜形成的半透光部的规定部分，形成半透光膜的缺陷区域得到修正的、不同于上述半透光膜的组成的修正膜，在适用于灰阶掩模的曝光光中包括的规定波长，半透光膜和修正膜的光透射率的差在1％以内，由此，相对上述波长的曝光光的修正膜的光透射率与半透光膜大致相等。其结果是，在缺陷修正后的区域，获得在半透光部的正常的灰阶部分中允许的透射率范围内的灰阶效果，获得在半透光部中产生的缺陷适当修正的灰阶掩模。

还有，可通过使用上述这样在半透光部中产生的缺陷适当地修正的灰阶掩模，将图案转印于被转印体上，能够形成没有图案缺陷的良好的转印图案。

附图说明

图1为用于说明使用本发明的一个实施方式的灰阶掩模的图案转印方法的剖视图；

图2(a)和图2(b)为表示半透光膜(MoSi)和修正膜(碳)各自的透射率的波长依赖性的图；

图3为表示修正膜(碳)基于FIB法的成膜条件(离子剂量)与相对于规定的曝光光波长(i线)的光透射率的相关关系的图；

图4为FIB装置的结构的概略侧视图；

图5为表示使用灰阶掩模的TFT衬底的制造工序的概略剖视图；

图6为表示使用灰阶掩模的TFT衬底的制造工序(图5的制造工序的后续)的概略剖视图；

图7为表示过去的细微图案类型的灰阶掩模的一个实例的俯视图；

图8为表示半透光膜(MoSi)和修正膜(碳)各自相对于i线和g线的光透射率特性的图。

具体实施方式

下面根据附图，对用于实施本发明的优选方式进行说明。

图1所示的本发明的一个实施例的灰阶掩模20，是例如在制造液晶显示器(LCD)的薄膜晶体管(TFT)、滤色器、或等离子显示面板(PDP)等中所使用的掩模，并且是用于在图1所示的被转印体30上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案33的掩模。另外，在图1中，符号32A，32B表示在被转印体30上层叠于衬底31上的膜。

上述灰阶掩模20具体来说包括：在使用该灰阶掩模20时对曝光光进行遮挡(透射率基本为0％)的遮光部21；透明衬底24的表面露出的使曝光光透过的透光部22；和半透光部23，其在透光部的曝光光透过率为100％时将透过率减小到大约20～60％、优选减小到大约40～60％。半透光部23是在玻璃衬底等的透明衬底24上形成光半透射性的半透光膜26而形成的。另外，在半透光部23中产生的半透光膜26的缺陷区域(规定的区域)，形成本发明的修正膜27。另外，遮光部21是在透明衬底24上设置遮光性的遮光膜25(和半透光膜26)而构成的。另外，在图1所示的遮光部21，透光部22，与半透光部23的图案形状完全是代表性的一个实例，显然，本发明不限于此。

作为上述半透光膜26的材料，列举有铬化合物、硅化钼化合物、Si、W、Al等。其中，在铬化合物中，包括氧化铬(CrOx)、氮化铬(CrNx)、氮氧化铬(CrOxN)、氟化铬(CrFx)、或它们中含有碳、氢的化合物。另外，作为硅化钼化合物，不但包括MoSix，而且包括MoSi的氮化物、氧化物、氮氧化物、碳化物等。此外，作为上述遮光膜25的材料，列举有Cr、Si、W、Al等。上述遮光部21的透射率根据遮光膜25的膜材料和材质与膜厚的选定而被设定。另外，上述半透光部23的透射率根据半透光膜26的膜的材料和材质和膜厚的选定而被设定。

在使用上述这样的灰阶掩模20时，通过遮光部21而曝光光实质上未透射，通过半透光部23而使曝光光降低，由此，被转印体30上所形成的抗蚀膜(正型光致抗蚀膜)，在转印(曝光)且经过显影后，形成以下抗蚀图案33，即在与遮光部21相对应的部分而膜厚增加，在与半透光部23相对应的部分而膜厚减薄，在与透光部22相对应的部分而实质上不产生残留膜的抗蚀图案(参照图1)。在该抗蚀图案33中，在与半透光部23相对应的部分而膜厚减薄的效果称为灰阶效果。另外，在使用负型光致抗蚀剂的场合，必须在考虑了与遮光部和透光部相对应的抗蚀膜厚反转的基础上进行设计，但是，这样的场合下也可充分地获得本发明的效果。

另外，在图1所示的没有抗蚀图案33的膜的部分，对被转印体30的比如膜32A和膜32B进行第1蚀刻处理，通过灰化处理等去除抗蚀图案33的膜的较薄的部分，并且在该部分对被转印体30的比如膜32B进行第2蚀刻处理。这样，使用1个灰阶掩模20，就可进行以往的2个光掩模的工序，从而削减掩模数量。

下面对本发明的灰阶掩模的缺陷修正方法进行说明。

本发明的灰阶掩模的缺陷修正方法适用于以下灰阶掩模，即在该灰阶掩模中，将掩模使用时所用的曝光光的透过量降低规定量的半透光部，使用相对规定波长的光(曝光光的波长区域中包括的一个波长的光)具有规定的光透射率的半透光膜而被形成。该缺陷修正方法包括确定在上述半透光膜中产生的缺陷区域的工序、和在所确定的上述缺陷区域形成不同于半透光膜的组成的修正膜的工序。另外，在上述修正膜形成工序，确定曝光光中包含的规定波长，根据预先把握的相对上述规定波长的光的上述修正膜的光透射率特性，适用相对于上述规定波长的光的修正膜的光透射率基本等于半透光膜的光透射率的条件，形成修正膜。

由此，在使用不同于半透光膜的组成的修正膜来修正半透光膜的缺陷区域的场合，由于相对规定波长的光的修正膜的光透射率基本等于半透光膜的光透射率，在缺陷修正后的区域，其结果是，可获得半透光部的正常的灰阶部分中所允许的透射率范围内的灰阶效果，由此可最佳地修正在半透光部中产生的缺陷。

在这里，“相对规定波长的光的上述修正膜的光透射率基本等于上述规定的光透射率”，是指在上述透光部的光透射率为100％时而半透光膜和修正膜的光透射率的差在1％以内。

上述那样，使用灰阶掩模将图案转印于被转印体上时所使用的曝光机，在例如是液晶显示器制造用的曝光机的场合，由于一般而言需要面积较大的曝光，并且为了确保其光量不使用单一波长而使用具有波长区域的曝光光这一点是有利的，由此，通常使用i线～g线(365～436nm)的波长区域。另外，曝光机的曝光光，在较多的场合，在各个装置中未必是一定的，即使具有比如i线～g线的波长区域的曝光光，也存在i线的强度最大的曝光机，g线的强度最大的曝光机等。另外，曝光机的光源的波长特性伴随时间而变化。于是，优选按照在曝光机的光强度最强的波长而半透光膜和修正膜的透射率基本相等的方式进行匹配，为此，期望着上述规定的波长在考虑实际曝光时的曝光光的波长特性后而决定。比如，在规定定的曝光机的曝光条件下，可使光强度最大的波长为上述规定波长。

即，修正膜形成工序中的规定波长的确定，可考虑此时要使用的曝光机的分光特性等后而决定。或者，显然针对构成修正对象的光掩模，将作为光透射率指定的基准条件所预先指定的基准波长充当上述规定波长也可。

另外，从使掩模的样式具有统一性的对掩模的品质检查的管理上的理由等的观点而言，使某一“基准波长”作为规定波长也可。

即，在此场合，在上述修正膜形成工序，预先把握相对规定的基准波长的光的修正膜的光透射率特性，根据所把握的修正膜的光透射率特性，适用相对上述基准波长的修正膜的光透射率与半透光膜的光透射率基本相等的条件，形成修正膜。作为“基准波长”，可选择曝光光的波长区域内的一个波长。

作为优选，在预先把握相对于规定波长的曝光光(或基准波长的光)的上述修正膜的光透射率特性时，预先把握具有规定组成的修正膜的、光波长和光透射率的相关。

比如，可使用图2(a)和图2(b)这样的曲线图，把握修正膜的光透射率的波长依赖性(另外，相对曝光光的膜的依赖性，相对波长而基本上是线性的，此处将表示该波长依赖性的线也称为透射线率曲线。)。在图2(a)和图2(b)中，一起表示2个修正膜(碳修正膜)对曝光光波长的透射率测定后的结果与半透光膜(MoSi膜)相对曝光光波长的透射率测定后的结果。根据这些结果，在作为曝光光而i线具有支配的强度的曝光机一起使用的灰阶掩模的缺陷得到修正的场合，可按照在i线的波长(365nm)而半透光膜和修正膜的光透射率基本相等的方式，选择表示图2(a)所示的那样的透射率的波长依赖性的碳修正膜。即，可按照形成表示图2(a)所示的那样的透射率的波长依赖性的碳修正膜的方式，调整碳膜的成膜条件等。由此，半透光膜和修正膜的透射率曲线可在i线的波长相交叉或最接近。另一方面，在与g线具有支配的强度的曝光机一起使用的灰阶掩模的缺陷得到修正的场合，按照针对g线的波长(436nm)而半透光膜和修正膜的光透射率基本相等的方式，可选择表示图2(b)所示的那样的透射率的波长依赖性的碳修正膜。即，可按照形成表示图2(b)所示的那样的透射率的波长依赖性的碳修正膜的方式，调整碳膜的成膜条件等。在以h线为基准的情况下，在h线的波长而半透光膜和和修正膜的透射率曲线交叉也可。

另外，在预先把握相对于规定的波长的曝光光(或基准波长的光)的上述修正膜的光透射率特性时，优选预先把握形成具有规定组成的修正膜时的成膜条件与相对规定曝光光波长的光透射率的相关性。比如，图3表示利用FIB法形成修正膜(碳)的场合的成膜条件(离子剂量)与相对曝光光波长(i线)的光透射率的相关性在预先测定下的结果。根据该结果，在例如作为曝光光的i线具有支配的强度的曝光机一起使用的灰阶掩模的缺陷得到修正的场合，可预先把握为了实现修正膜具有所期望的光透射率而必需的膜厚的成膜条件。

此外，在修正膜形成工序，根据预先把握的相对规定的波长的曝光光(或基准波长的光)的修正膜的光透射率特性的结果，且通过选择例如修正膜的成膜条件中上述修正膜的膜厚的方式，能够调整光透射率。膜厚的调整可通过公知的方法而进行。在形成修正膜而使用比如FIB法的场合，可通过控制离子剂量的方式，调整膜厚。另外，控制成膜时间也可。

此外，也可根据预先把握的相对规定的波长的曝光光(或基准波长的光)的修正膜的光透射率特性的结果，通过选择修正膜的成膜条件中上述修正膜的组成，由此调整光透射率。比如，相对MoSi半透光膜，作为修正膜的一个实例可使用碳膜，但是，也可使用其它的膜。在选择修正膜的组成的场合，优选考察相对规定的波长的曝光光的光透射率来进行。

上述半透光膜的形成就一般而言可使用溅射法，作为优选，上述修正膜的形成在本发明中使用FIB法。其原因在于FIB法适合用于局部的成膜。

作为半透光膜的材料，如前述那样，可优选使用MoSiON、MoSiN、MoSiCN等的硅化钼(MoSi)化合物、CrN、CrO等的铬化合物、或Si、W、Al中的任意一个。为了调整到所期望的光透射率，除调整膜厚外，而且可通过调整组成的方式进行。比如，在成膜方法使用溅射法时，通过调整作为溅射气体而导入的氧、氮的流量，可改变膜内的它们的含有率，由此，可调整光透射率。

另外，作为修正膜，可优选使用以碳(C)为主成分的材料。碳适合于上述FIB法的成膜。

在本发明中，半透光膜的材料使用硅化钼化合物，并且修正膜使用以碳(C)为主成分的材料是特别有利的。其原因在于：由于硅化钼化合物与以碳(C)为主成分的材料，如前述的图2所示的那样，相对于i线或g线的波长区域的曝光光的透射率近似，并且其波长依赖性也没有较大不同，故通过本发明的方法，在选择了规定的曝光波长后将半透光膜和修正膜的光透射率基本相同这一点，比较容易实现。另外，作为优选，在i线～g线的全部区域优选半透光膜和修正膜的光透射率差在3％以内。由此，即使在曝光光源的波长特性伴随时间而变化的情况下，仍可使半透光膜与修正膜的透射率差始终在3％以内。使用这样的掩模而形成的抗蚀图案的曝光量的差异所造成的线宽变化，可低于显影后的抗蚀剂线宽变化允许值。

下面对本发明的灰阶掩模的缺陷修正方法的一个实施例进行说明。

在本实施例中，使用TFT衬底制造用的以下灰阶掩模，即，该灰阶掩模通过在透明衬底上依次形成：包括硅化钼的半透光膜(曝光光透射率50％)、以铬为主成分的遮光膜，并且进行规定的图案化，由此具有遮光部、透光部和半透光部。关于制造方法，将在后面描述。

对在上述灰阶掩模的半透光部中产生的白缺陷的修正方法进行说明。

(1)针对已制造的灰阶掩模，使用缺陷检查装置，进行掩模图案的缺陷检查。缺陷检查可通过一边使检查光对灰阶掩模进行扫描一边检测光透射率，并且与允许值进行比较来进行。另外，在半透光部中具有缺陷时，确定该缺陷区域的位置和形状，产生位置信息和形状信息(包括尺寸信息)。该场合的缺陷，由于相对正常的半透光部而半透光膜的膜厚小或者具有半透光膜缺落的部位，所以是曝光光的透射量大于正常的半透光部的部分这样的所谓的白缺陷。

(2)首先，决定形成修正膜用的成膜机构和成膜材料(组成)。在本实施例中，成膜机构使用FIB装置。另外，就成膜材料而言，从适合于FIB装置的成膜，并且与MoSi半透光膜在规定的波长而透射率吻合的观点，优选使用容易进行光透射率的控制的材料，在本实施例中，使用碳。碳为不仅适合于FIB装置的成膜，并且容易进行光透射率的控制，而且耐化学品性、附着强度均优良的材料。

另外，预先把握作为修正膜的碳膜相对曝光光波长的光透射率特性，以及用于获得规定的透射率的成膜条件等。

(3)考察使用该掩模时的曝光机的波长特性，决定使MoSi半透光膜和碳修正膜的光透射率吻合用的基准波长(在这里，指包括在曝光光波长区域中的波长)。

(4)根据预先把握的碳膜相对曝光光波长的光透射率特性等的结果，按照针对上述基准波长而半透光膜和碳修正膜的光透射率差在规定的允许范围内(1％以内)的方式，确定碳修正膜的膜厚及其成膜用的成膜条件(每单位面积的剂量等)。在使用FIB装置的成膜的场合，控制膜厚的参数主要为离子束的每单位面积的剂量(Dose，与成膜时的电流值成比例)。在这里，在1％以内，是指在使用本发明的灰阶掩模，对形成于被转印体上的抗蚀剂进行曝光且进行显影时，在抗蚀图案中的与半透光膜相对应的部分和与碳修正膜对应的部分之间实质上不产生膜厚差的量，是可将这些部分视为同一膜的量。

在这里，对上述FIB装置进行说明。该FIB装置40如图4所示的那样，包括：产生Ga+离子的离子源41；电磁光学系统42；排放用于中和Ga+离子的电子的电子枪43；释放β气体的蚀刻用气体枪49；和释放芘气体的气体枪44。上述电磁光学系统42将从离子源41产生的Ga+离子形成为离子束47，该离子束47由扫描放大器46进行扫描。

接着，在XY台45上，放置作为被修正对象的灰阶掩模20，使XY台45移动，由此，将该灰阶掩模20中的要施加修正的缺陷区域移到离子束照射区域。接着，将离子束47扫描到要施加修正的缺陷区域，通过用于检测出此时产生的二次离子的二次离子检测器48的作用，检测要施加修正的缺陷区域的位置。离子束47经由电磁光学系统42，照射到该灰阶掩模20中的要施加修正的缺陷区域，由此，进行修正膜的形成、黑缺陷区域的半透光膜的去除。另外，离子束的束直径在0.1μm以下。

在形成修正膜的场合，在经由电磁光学系统42而释放离子束47的同时，通过气体枪44释放芘气体。由此，芘气体与离子束47接触而发生聚合(化学反应)，从而在离子束47的照射区域使修正膜堆积而形成。

另外，在去除黑缺陷区域的半透光膜的场合，通过蚀刻用气体枪49释放β气体，在该状态下经由电磁光学系统42照射离子束47，由此，去除上述半透光膜。

(5)将用于决定修正膜的形成区域所必需的缺陷区域的位置信息等输入到FIB装置中，并且输入上述成膜条件，在该成膜条件下在成膜区域(缺陷区域)形成碳的修正膜。

以上对白缺陷的修正方法进行了说明，但是，在半透光部存在由遮光膜部分的附着等造成的黑缺陷的场合，首先，使用FIB装置等仅仅去除黑缺陷也可。由于黑缺陷的去除具有还对半透光膜造成损伤的情况，故优选可通过FIB装置(优选，FIB的气体辅助蚀刻处理)或激光等去除包括黑缺陷的区域的半透光膜，将该所去除后的区域作为白缺陷区域，进行与上述白缺陷的场合相同的修正。可通过这样，在黑缺陷的场合也能够进行适宜的修正。

上述那样，根据本实施例，由于相对规定的波长的曝光光的修正膜的光透射率基本等于半透光膜(光透射率在允许范围内)，故在缺陷已修正的区域，其结果是获得与半透光部的正常的灰阶部分所允许的透射率范围基本相同的灰阶效果，可适当地修正在半透光部中产生的缺陷。

另外，在本实施例中，作为修正膜的成膜机构，使用FIB装置，但是，成膜机构并不限于FIB装置，也可使用比如激光CVD等的其它的成膜机构。

本发明还提供灰阶掩模的制造方法，该制造方法包括以上说明的基于缺陷修正方法的缺陷修正工序。

上述灰阶掩模可通过下述的方法获得。本发明在下述的制造过程中，用于在半透光部的半透光膜中产生的缺陷的修正。

(1)准备在透明衬底上依次层叠半透光膜和遮光膜的大型光罩基板，在该大型光罩基板上的与遮光部相对应的区域，形成抗蚀图案，并将该抗蚀图案作为掩模，对已露出的遮光膜进行蚀刻处理，由此形成在半透光膜上残留遮光膜的遮光部。接着，在至少包括半透光部的区域，形成抗蚀图案，并将该抗蚀图案作为掩模，对已露出的半透光膜进行蚀刻处理，由此，形成残留有半透光膜的半透光部及去除了半透光膜的透光部。这样，可获得以下的灰阶掩模，其具有在透明衬底上残留有半透光膜的半透光部、在透明衬底上残留遮光膜和半透光膜的层叠膜的遮光部、在透明衬底上未残留半透光膜和遮光膜中的任意者的透光部。

(2)或者，准备在透明衬底上形成遮光膜的大型光罩基板，在该大型光罩基板上的与遮光部相对应的区域，形成抗蚀图案，将该抗蚀图案用作掩模，对已露出的遮光膜进行蚀刻处理，由此，形成遮光膜图案。接着，在去除抗蚀图案之后，在衬底的整个面上形成半透光膜。接着，在与遮光部和半透光部相对应的区域，形成抗蚀图案，将该抗蚀图案作为掩模，对已露出的半透光膜进行蚀刻处理，由此，形成透光部和半透光部。这样，可获得以下的灰阶掩模，其具有在透明衬底上残留有半透光膜的半透光部、在透明衬底上残留遮光膜和半透光膜的层叠膜的遮光部、在透明衬底上未残留半透光膜和遮光膜中的任意者的透光部。

(3)或者，在与上述(2)相同的灰阶掩模上的与遮光部和透光部相对应的区域，形成抗蚀图案，将该抗蚀图案作为掩模，对已露出的遮光膜进行蚀刻，使和半透光部相对应的区域的透明衬底露出。接着，去除抗蚀图案，然后，在衬底的整个面上，形成半透光膜，在与遮光部和半透光部相对应的区域，形成抗蚀图案，以该抗蚀图案作为掩模，对已露出的半透光膜(和半透光膜及遮光膜)进行蚀刻处理。由此，也可形成透光部和遮光部、及半透光部。

显然，本发明的光掩模的制造方法不必限于上述(1)～(3)。

根据本发明的灰阶掩模的制造方法，由于具有适合使用这样的本发明的缺陷修正方法的缺陷修正工序，可获得适当地修正在半透光部产生的缺陷的灰阶掩模。

根据本发明，可获得以下灰阶掩模，即，通过在由相对规定的波长的曝光光具有规定的光透射率的半透光膜形成的半透光部的规定部分，形成修正半透光膜的缺陷区域的、不同于上述半透光膜的组成的修正膜，获得在适用于灰阶掩模的曝光光的规定波长，半透光膜和修正膜光透射率的差在3％以内。即，由于相对上述波长的曝光光的修正膜的光透射率特性是与半透光膜基本等于的，其结果是，在修正了缺陷的区域，获得半透光部的正常的灰阶部分所允许的透射率范围内的灰阶效果，获得适合修正在半透光部中产生的缺陷的灰阶掩模。

另外，使用上述那样在半透光部中产生的缺陷适当修正的本发明的灰阶掩模，如前述的图1所示的那样，通过将图案转印于被转印体上，由此，可形成没有图案缺陷的良好的转印图案。

Claims (16)

1.一种灰阶掩模的缺陷修正方法，该灰阶掩模具有遮光部、透光部和半透光部，并且用于在被转印体上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案，

上述半透光部通过在透明衬底上形成使曝光光的透射量降低的半透光膜而成，

上述灰阶掩模的缺陷修正方法，具有：

确定在半透光膜中产生的缺陷区域的工序；和

在所确定的上述缺陷区域，形成不同于上述半透光膜的组成的修正膜的工序；

并且，在上述修正膜形成工序中，

确定曝光光中所包括的规定波长；

根据预先把握的上述修正膜的光透射率特性，适用相对上述所确定的规定波长的光的上述修正膜的光透射率大致等于上述半透光膜的光透射率的条件，形成上述修正膜。

2.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

相对上述规定波长的光的上述修正膜的光透射率大致等于上述半透光膜的光透射率的条件，是指在上述透光部的光透射率设为100％时，上述修正膜和上述半透光膜的光透射率之差在1％以内的条件。

3.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

上述条件的适用，通过膜厚的选择而进行。

4.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

在i线～g线的波长区域，上述修正膜的光透射率与上述半透光膜的光透射率的差在3％以内。

5.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

在上述修正膜形成工序，预先把握具有规定的组成的上述修正膜的分光透射率特性。

6.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

在上述修正膜形成工序，预先把握在形成具有规定的组成的上述修正膜时的成膜条件与相对规定的曝光光波长的光透射率的相关性。

7.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

在上述修正膜形成工序，通过选择上述修正膜的形成条件中的上述修正膜的组成，来调整光透射率。

8.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

上述半透光膜的成膜使用溅射法，并且在上述修正膜的成膜中使用收敛离子束法。

9.根据权利要求1所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

上述半透光膜的材料使用在硅化钼化合物、铬化合物、或Si、W、Al中的任一个，上述修正膜使用以碳(C)为主成分的材料。

10.根据权利要求9所述的灰阶掩模的缺陷修正方法，其特征在于，

上述半透光膜的材料使用硅化钼化合物，并且上述修正膜使用以碳(C)为主成分的材料。

11.一种灰阶掩模的制造方法，其包括权利要求1～10中的任意一项所述的缺陷修正方法的缺陷修正工序。

12.一种灰阶掩模，具有遮光部、透光部和半透光部，并且用于在被转印体上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案，

上述半透光部，通过在透明衬底上形成相对曝光光中包括的规定波长的光具有规定的光透射率的半透光膜而成，并且，

在上述半透光部的规定部分，形成不同于上述半透光膜的组成的修正膜，在相对上述规定波长的光的上述透光部的光透射率设为100％时，上述规定的光透射率和上述修正膜的光透射率的差在1％以内。

13.根据权利要求12所述的灰阶掩模，其特征在于，

在i线～g线的波长区域，上述半透光膜的光透射率和上述修正膜的光透射率的差在3％以内。

14.一种灰阶掩模，具有遮光部、透光部和半透光部，并且用于在被转印体上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案，

上述半透光部，通过在透明衬底上形成相对曝光光中包括的规定波长的光具有规定的光透射率的半透光膜而成，并且，

在上述半透光部的规定部分，形成不同于上述半透光膜的组成的修正膜，

上述半透光膜和上述修正膜，在i线～g线的波长区域的光透射率的波长依赖性不同，上述半透光膜的透射率曲线和上述修正膜的透射率曲线具有在上述波长区域内相交叉的点。

15.根据权利要求14所述的灰阶掩模，其特征在于，

在上述波长区域的上述半透光膜的光透射率和上述修正膜的光透射率的差在3％以内。

16.一种图案转印方法，使用权利要求11所述的制造方法制造的灰阶掩模或者使用权利要求12～15中的任意一项所述的灰阶掩模和规定波长的曝光光，对被转印体上的抗蚀剂进行曝光，在上述被转印体上形成膜厚阶段性或连续性不同的抗蚀图案。

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