CN101963753A - 多色调光掩模、多色调光掩模的制造方法和图案转印方法 - Google Patents

多色调光掩模、多色调光掩模的制造方法和图案转印方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多色调光掩模、多色调光掩模的制造方法和图案转印方法，所述多色调光掩模在透明基板上形成有规定的转印图案，所述规定的转印图案含有遮光部、透光部和半透光部。遮光部在透明基板上层积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半透光层和层积于第1半透光层上的第2半透光层。以构成半透光部的第2半透光层的膜厚小于构成遮光部的第2半透光层的膜厚的方式进行了减膜。

Description

多色调光掩模、多色调光掩模的制造方法和图案转印方法
技术领域
本发明涉及用于例如制造液晶显示装置等平板显示器(Flat Panel Display：以下称为FPD)等的多色调光掩模(多階調フオトマスク)、该多色调光掩模的制造方法和图案(パタ一ン)转印(転
Figure BSA00000206815700011
)方法。
背景技术
例如，液晶显示装置中使用的TFT(薄膜晶体管)基板是使用在透明基板上形成有由遮光部和透光部构成的转印图案的光掩模，经过例如5次～6次的光刻工序而制造的。近年来，为了减少光刻工序数，开始使用在透明基板上形成有包含遮光部、半透光部、透光部的转印图案的多色调光掩模(参照日本特开2007-249198号公报)。
发明内容
上述的多色调光掩模中，已知有在其半透光部形成有具有所期望的曝光光透过率的半透光膜的多色调光掩模。通常，在制造各种FPD用掩模时，半透光部的透过率(中心值和分布的容许范围)作为规格(仕様)而被确定，例如，有时以i线的透过率作为代表波长，相对于该波长的透过率被指定为规格，等等。该规格根据掩模用户将要进行的薄膜加工的条件来确定。特别地，对于掩模用户来说，为了以良好的重现性在已经确定的薄膜加工条件的范围内进行准确的加工，精确地控制掩模的透过率是非常重要的。另一方面，准备各种各样的透过率规格的光掩模时，为了获得目标透过率，需要对使用的半透光膜的材料组成和膜厚分别进行选择。在此，若为了对半透光膜的透过率进行微调，而选择新颖的材料组成，则效率低，从这一观点出发，可以考虑的是在确定材料组成后通过膜厚来调整半透光膜的透过率。然而，通过这种调整来可靠地满足(充足)各掩模所规定的透过率规格(中心值、分布)未必是容易的。
于是，通过本发明人的研究，发现在FPD用多色调光掩模的制造中，不仅考虑某波长下半透光部的透过率控制，还考虑该透过率波长依赖性(波長依存性)来选择最佳方案，这对于掩模用户来说是极其重要的。
掩模用户使用的曝光机所具备的光源通常照射i线～g线的范围的光，存在由装置产生的个体差异，有的i线的强度相对大，有的g线的强度相对大，并且光源有时会随时间变化。因此，根据所使用的曝光机的不同，被照射至多色调光掩模的曝光光的波长分布不同，受这些影响，设于被转印体上的抗蚀剂膜接受到的光的强度(曝光光量)会发生变化。也就是说，被转印体上得到的抗蚀剂图案的形状、残膜量会根据曝光光的波长分布而变化。
仅凭这一点也可以认为，用于多色调光掩模的半透光膜优选透过率的波长依赖性小(即曝光波长范围中的透过率的波长依赖性的曲线平坦)。但是，根据本发明人的发现，这样的半透光膜不一定是有利的。
例如，欲利用曝光机将多色调光掩模所形成的转印图案转印至被转印体上的抗蚀剂膜时，根据转印图案所包含的图案的线宽的不同，实际到达抗蚀剂的曝光光的强度是不同的。这是因为，上述图案的线宽变得微小，越接近曝光光的波长，曝光光越不析像(解像)。即，例如在包含不足10μm的线宽的转印图案的情况下，曝光光的波长范围中，越是长波长侧(g线侧)的光，越不易使该图案析像，到达抗蚀剂膜的光强度越小。
因此，仅使用精确控制了代表波长(例如i线)下的透过率的半透光膜时，不能确定通过使用掩模的图案转印而得到的抗蚀剂图案形状，而且即使使用透过率的波长依赖性小的膜材料，实际的抗蚀剂图案形状也不稳定。
另一方面，多色调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过特性。由此，在曝光光波长(包含i线～g线)的范围内，选择具有所期望的透过率的波长依赖性的半透光膜及其膜厚，则不仅能够得到想要获得的透过率，还能抵消或缓和上述的由图案线宽所致的波长依赖性、曝光条件的分光特性，稳定地在被转印体上形成具有所期望的抗蚀剂残膜的抗蚀剂图案。换而言之，对于具有规定的图案线宽、具有规定的透过率(膜固有的透过率)的半透光膜，有用的方式是减小使用该半透光膜所形成的半透光部的、有效曝光光透过率的波长依赖性，为此需要将所使用的膜的透过率和波长依赖性分别控制在所期望值的范围内的自由度。
另外，当将一旦确立的被转印体(薄膜等)的加工条件保持不变而寻求新的多色调光掩模时，需要获得与现有的光掩模具有相等的分光特性的多色调光掩模。这种情况下，并非仅减少多色调光掩模所具有的透过率波长依赖性，而将其控制在所期望的值的范围内也是有用的。
即，发现了将半透光部的透过率的绝对值和其波长依赖性同时控制在所期望的范围是有利的。
但是，现有的多色调光掩模中，很难任意选择半透光部对曝光光的透过率的波长依赖性。只要确定用于半透光部的膜材就能通过膜厚控制该透过率，而将透过率波长依赖性控制为所期望的曲线(カ一ブ)并不容易。于是，本发明人研究了能够在所期望的范围内获得透过率的绝对值和透过率波长依赖性倾向的光掩模制造方法。并且，本发明人对实际的FPD生产工序中优选使用的多色调光掩模的分光特性进行了研究，结果完成了本发明。
即，本发明的目的在于提供能够对半透光部的透过率进行微调、能够任意选择半透光部对曝光光的透过率的波长依赖性的多色调光掩模及该多色调光掩模的制造方法。并且，本发明的目的在于提供一种能够通过使用所述多色调光掩模来改善FPD的制造成品率、降低制造成本的图案转印方法。
本发明的第1方案是一种多色调光掩模，其是在透明基板上形成有规定的转印图案的多色调光掩模，所述规定的转印图案含有遮光部、透光部和半透光部，其中，所述遮光部在所述透明基板上层积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半透光层和层积于所述第1半透光层上的第2半透光层，以使构成所述半透光部的所述第2半透光层的膜厚小于构成所述遮光部的所述第2半透光层的膜厚的方式进行了减膜(在本发明中，减膜是指减小或减薄膜的厚度)。
本发明的第2方案是第1方案所述的多色调光掩模，其中，通过构成所述半透光部的所述第1半透光层和经减膜的所述第2半透光层，所述半透光部对波长为365nm～436nm的范围的光的透过率具有1％～10％的波长依赖性。
本发明的第3方案是第1或第2方案所述的多色调光掩模，其中，对于波长为365nm～436nm的范围的光，构成所述半透光部的所述第2半透光层的透过率的波长依赖性与构成所述半透光部的所述第1半透光层的透过率的波长依赖性相互不同。
本发明的第4方案是第1～第3方案的任一方案所述的多色调光掩模，其中，以构成所述半透光部的所述第2半透光层的膜厚小于构成所述遮光部的所述第2半透光层的膜厚的97％的方式进行了减膜。
本发明的第5方案是第1或第2方案所述的多色调光掩模，其中，对于波长为365nm～436nm的光，构成所述半透光部的所述第1半透光层与所述第2半透光层的层积层的透过率为3％～60％。
本发明的第6方案是第1～第5方案的任一方案所述的多色调光掩模，其中，其还具备高透过率半透光部，所述高透过率半透光部是形成于所述透明基板上的所述第1半透光层露出而成的。
本发明的第7方案是第1～第6方案的任一方案所述的多色调光掩模，其中，所述第2半透光层含有硅化钼(モリブデンシリサイド)或其化合物。
本发明的第8方案是第1～第7的任一方案所述的多色调光掩模，其中，所述第1半透光层和所述第2半透光层彼此对对方的蚀刻条件具有耐性。
本发明的第9方案是一种多色调光掩模的制造方法，其通过对形成于透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图来形成含有遮光部、透光部和具有规定透过率的半透光部的转印图案，其中，所述多色调光掩模的制造方法包括：准备光掩模坯体(フオトブランク)的工序，该光掩模坯体在透明基板上形成有包含第1半透光层、第2半透光层的半透光膜进而层积有遮光膜；和通过对所述半透光膜和所述遮光膜分别进行构图来形成所述遮光部、所述透光部、所述半透光部的工序，形成所述半透光部时，对形成于所述第1半透光层上的所述第2半透光层进行规定量的减膜，从而通过所述第1半透光层与经减膜的所述第2半透光层之间的层积来制成所述具有规定的透过率的半透光部。
本发明的第10方案是第9方案所述的多色调光掩模的制造方法，其中，在对所述第2半透光层膜进行减膜的工序中，使由于所述遮光膜被蚀刻而露出的所述第2半透光层与化学药剂(薬液)接触。
本发明的第11方案是一种图案转印方法，其具有如下工序：隔着第1～第8任意方案所述的多色调光掩模或基于第9或第10方案所述的制造方法的多色调光掩模，向被转印体照射包含i线～g线的光的曝光光，将所述转印图案转印至在所述被转印体上形成的抗蚀剂膜。
根据本发明，能够提供多色调光掩模及该多色调光掩模的制造方法，所述多色调光掩模能够对半透光部的透过率进行微调，能够选择半透光部对曝光光的透过率的波长依赖性。并且，根据本发明，能够提供一种图案转印方法，其能够通过使用所述多色调光掩模来改善FPD的制造成品率、降低制造成本。
附图说明
图1A是本发明的一实施方式涉及的多色调光掩模的部分截面图(示意图)。
图1B是通过使用该多色调光掩模的图案转印工序而在被转印体上形成的抗蚀剂图案的部分截面图。
图2是例示本发明的一实施方式涉及的多色调光掩模的制造工序的流程的概略图。
图3A是本发明的另一实施方式涉及的多色调光掩模的部分截面图(示意图)。
图3B是通过使用该多色调光掩模的图案转印工序而在被转印体上形成的抗蚀剂图案的部分截面图。
图4是例示本发明的另一实施方式涉及的多色调光掩模的制造工序的流程的概略图。
图5是分别例示由含有铬的材料构成的薄膜的透过率的波长依赖性和由硅化钼系材料构成的薄膜的透过率的波长依赖性的曲线图。
具体实施方式
<本发明的一实施方式>
以下参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1A是本实施方式涉及的多色调光掩模100的部分截面图(示意图)，图1B是通过使用该多色调光掩模100的图案转印工序而在被转印体1上形成的抗蚀剂图案4p的部分截面图(示意图)。图2是例示本实施方式涉及的多色调光掩模100的制造工序的流程的概略图。图5是分别例示由含有铬的材料构成的薄膜的透过率的波长依赖性和由硅化钼或其化合物构成的薄膜的透过率的波长依赖性的曲线图。
本发明中，所述“硅化钼或其化合物”是指至少由Mo和Si构成的化合物。
(1)多色调光掩模的构成
图1A所示的多色调光掩模100用于制造例如液晶显示装置(LCD)的薄膜晶体管(TFT)、滤色器、等离子显示面板(PDP)等。其中，图1A、图2例示出光掩模的层积结构，实际的图案不限于与此相同。
多色调光掩模100具有转印图案，该转印图案含有：使用该多色调光掩模100时遮住曝光光(光透过率大致为0％)的遮光部121；将曝光光的透过率降低至3～60％(设充分宽(十分に広い)的透光部的透过率为100％时。以下相同)、优选5～50％程度的半透光部122；100％透过曝光光的透光部124。上述中，充分宽是指相对于曝光光学体系的分辨度(解像度)充分宽，即图案的线宽(
Figure BSA00000206815700061
幅)变化不对透过率产生影响的宽度，例如指20μm见方以上的宽度。
遮光部121在玻璃基板等透明基板110上依次层积半透光膜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具有依次层积的第1半透光层111a和第2半透光层111b。即，遮光部121在玻璃基板等透明基板110上依次层积第1半透光层111a、第2半透光层111b和遮光膜112而成。并且，半透光部122在透明基板110上依次层积第1半透光层111a和第2半透光层111b，同时第2半透光层111b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，关于第1半透光层111a、第2半透光层111b和遮光膜112被构图的状况(様子)将后述。
透明基板110是作为由例如石英(SiO2)玻璃、包含SiO2、Al2O3、B2O3、RO、R2O等的低膨胀玻璃等构成的平板而构成。透明基板110的主面(正面及背面(裹面))通过研磨等而平坦且平滑地构成。对于透明基板110，可以形成例如一边为300mm以上的方形，可以形成例如一边为2000～2400mm的矩形。透明基板110的厚度例如可以为3mm～20mm。
遮光膜112以铬(Cr)为主成分。其中，在遮光膜112的表面设置Cr化合物(CrO、CrC、CrN等)的层时，可以使其表面具有反射抑制功能。遮光膜112被构成为可以使用例如由含有硝酸铈铵((NH4)2Ce(NO3)6)和高氯酸(HClO4)的纯水构成的铬用蚀刻液进行蚀刻。
第1半透光层111a例如由含有铬(Cr)的材料构成，例如由氮化铬(CrN)、氧化铬(CrO)、氧氮化铬(CrON)、碳化铬(CrC)、氟化铬(CrF)等构成。第1半透光层111a被构成为能够使用上述的铬用蚀刻液进行蚀刻。并且，第1半透光层111a对氟(F)系的蚀刻液(或蚀刻气体)具有蚀刻耐性，如后述那样使用氟(F)系蚀刻液(或蚀刻气体)对第2半透光层111b进行蚀刻时能够起到蚀刻阻挡(エツチングストツパ)层的作用。
第2半透光层111b由硅化钼或其化合物构成，例如可以由MoSi、MoSi2、MoSiN、MoSiON、MoSiCON等构成。第2半透光层111b构成为能够使用氟(F)系的蚀刻液(或蚀刻气体)进行蚀刻。并且，第2半透光层111b优选对铬用蚀刻液(或蚀刻气体)具有蚀刻耐性。
图1B例示出通过使用多色调光掩模(此处为3级色度光掩模(3階調フオトマスク))100的图案转印工序而在被转印体1上形成的抗蚀剂图案4p的部分截面图。抗蚀剂图案4p如下形成：隔着多色调光掩模100对在被转印体1上形成的正性抗蚀剂膜4照射曝光光，显影，由此形成抗蚀剂图案4p。被转印体1具有基板2和在基板2上依次层积的金属薄膜、绝缘层、半导体层等任意的被加工层3a～3c，正性抗蚀剂膜4预先以均匀的厚度在被加工层3c上形成。其中，可以将被加工层3b构成为对被加工层3c的蚀刻具有耐性，将被加工层3a构成为对被加工层3b的蚀刻具有耐性。
隔着多色调光掩模100对正性抗蚀剂膜4照射曝光光时，在遮光部121，曝光光并不透过，并且，曝光光的光量按照半透光部122、透光部124的顺序阶梯式地增加。于是，正性抗蚀剂膜4在分别对应遮光部121、半透光部122的各区域膜厚依次变薄，在对应透光部124的区域被除去。如此地，在被转印体1上形成膜厚呈阶梯式不同的抗蚀剂图案4p。
形成抗蚀剂图案4p后，可以从表面侧起将在未被抗蚀剂图案4p覆盖的区域(对应透光部124的区域)而露出的被加工层3c～3a依次蚀刻除去(第1蚀刻)。并且，可以对抗蚀剂图案4p进行灰化(アツシング)(减膜)，将膜厚薄的区域(对应半透光部122的区域)除去，将新露出的被加工层3c、3b依次蚀刻除去(第2蚀刻)。如此地，通过使用膜厚呈阶梯式不同的抗蚀剂图案4p，可以实施以往需要2张光掩模的工序，可以减少掩模张数，可以简化光刻工序。
(2)半透光部的透过率及其波长依赖性
如上所述，本实施方式涉及的半透光部122通过光学特性(例如由于组成的不同所致的透过率的波长依赖性的特性)互不相同的第1半透光层111a和第2半透光层111b依次层积而构成。并且，半透光部122构成为通过减膜对第2半透光层111b的厚度进行调整，由此可以对半透光部122对曝光光的透过率进行微调，或任意选择该透过率的波长依赖性。即，本实施方式涉及的第2半透光层111b构成为起到调整层的作用，该调整层通过减膜来对半透光部122的透过率进行微调或任意选择该透过率的波长依赖性。
首先对半透光部122的透过率的微调进行说明。
对于由硅化钼或其化合物构成的第2半透光层111b，可以对其表面用例如氟(F)系蚀刻液等化学药剂进行作用来减膜。另外，对于第2半透光层111b的表面，可以通过与碱或酸等的化学药剂接触来进行同样的调整。本实施方式中，如后述那样，通过向构成半透光部122的第2半透光层111b供给化学药剂，能够将该第2半透光层111b的膜厚Tb减膜至小于构成遮光部121的第2半透光层111b的膜厚(即后述的光掩模坯体100b所具有的第2半透光层111b的膜厚)Ta的厚度，容易对半透光部122的透过率进行微调。
具体地说，使构成半透光部122的第2半透光层111b的减膜量例如为构成遮光部121的第2半透光层111b的膜厚Ta的3％～95％。即，进行减膜使构成半透光部122的第2半透光层111b的膜厚Tb为构成遮光部121的第2半透光层111b的膜厚Ta的大于5％且小于97％。并且，对于波长为365nm～436nm的光，使构成半透光部122的第2半透光层111b单独的透过率为5％～80％，更优选为7％～70％。其中，构成遮光部121的第2半透光层111a的膜厚Ta与后述的加工前的光掩模坯体100b所具有的第2半透光层111b的膜厚相同。其结果，第1、第2半透光层的层积层的对上述波长光的透过率为3％～60％，更优选为5％～50％。此时，第1半透光层单独的透过率可以为5～80％，可以优选为7～70％。
接着，对半透光部122的透过率的波长依赖性的选择进行说明。
图5是分别例示由含有铬(Cr)的材料(构成第1半透光层111a的材料)构成的薄膜的透过率的波长依赖性和由硅化钼或其化合物(构成第2半透光层111b的材料)构成的薄膜的透过率的波长依赖性的曲线图。图5的横轴表示曝光光(照射至薄膜的光)的波长(nm)，纵轴表示经曝光光照射的薄膜的光透过率(％)。图5的标记◆表示由含有铬(Cr)的材料(此处为CrN)构成的薄膜的透过率，图5的标记×表示由硅化钼或其化合物构成的薄膜的透过率。
根据图5可知，对波长包含365nm～436nm的曝光光(例如包含i线、h线、g线的来自水银灯的曝光光)，构成半透光部122的第2半透光层(由硅化钼或其化合物构成的薄膜)111b的透过率的波长依赖性与构成半透光部122的第1半透光层(由含有铬(Cr)的材料构成的薄膜)111a的透过率的波长依赖性是互不相同的。即，任一种材料都具有波长越长透过率越升高的波长依赖性，但这种情况下，构成第2半透光层111b的硅化钼或其化合物的透过率的波长依赖性比较大，构成第1半透光层111a的含有铬(此处为CrN)的材料的透过率的波长依赖性比较小。需要说明的是，若选择其他的材料，则也有可能使用波长依赖性更大的半透光层。
如上所述，为了向被转印体上施加总是(常に)相同量的曝光量时，并不仅限于半透光部的透过率的波长依赖性越小越好，有时主动使其变化是有效的。即，即使是使用具有相同线宽的半透光部122的转印图案的情况，根据曝光光的波长分布，可在被转印体上析像(解像)的曝光光的强度也会有时增大有时降低(转印图案所致的波长依赖性)。根据本发明人的认知，对于半透光部122的有效(実効的)透过率，不仅要考虑半透光部122中使用的半透光膜对曝光光的透过率波长依赖性，还要同时考虑转印图案所致的透过率波长依赖性。并且，为了向被转印体上施加总是相同量的曝光量时，有时需要考虑曝光光的波长分布，主动地改变形成半透光部的半透光膜的透过率的波长依赖性。但是，现有的多色调光掩模中，作为光掩模坯体而完成后，不能在光掩模制造工序中调整波长依赖性，任意选择半透光部对曝光光的透过率的波长依赖性是困难的。
与此相对，根据本实施方式，通过将由含有铬(Cr)的材料构成的第1半透光层111a和由硅化钼或其化合物构成的第2半透光层111b依次层积来构成半透光部122。并且，如图5所示，对于波长包含365nm～436nm的波长的曝光光，构成半透光部122的第2半透光层111b的透过率的波长依赖性与第1半透光层111a的透过率的波长依赖性互不相同。因此，能够具有通过对构成半透光部122的第2半透光层111b的厚度与第1半透光层111a的厚度的比率进行调整，来保持对半透光部122的透过率及其波长依赖性一起选择的自由度。例如，通过采用使构成半透光部122的第2半透光层111b的厚度相对地薄于第1半透光层111a的厚度的构成，能够控制(操作)半透光部122的透过率的波长依赖性使其比较平坦(フラツト)。并且，反过来采用使构成半透光部122的第2半透光层111b的厚度厚于第1半透光层111a的厚度的构成，能够增大半透光部122的透过率的波长依赖性(接近由硅化钼或其化合物构成的薄膜的透过率的波长依赖性)。本发明不限于上述例，本发明具有的优点是，产生了对形成于半透光部的层积层的透过率波长依赖性进行控制的自由度。
需要说明的是，对于波长为365nm～436nm的波长光，构成半透光部122的第2半透光层111b的透过率的波长依赖性与第1半透光层111a的透过率的波长依赖性可以是不同的。例如，如图5那样将这些透过率以近似直线的方式描绘时，由于各直线的斜率不同而具有在365nm～436nm的波长范围内产生透过率差的情况下，优选上述两者的波长依赖性例如相互差异1.5％以上。并且，通过对构成半透光部122的第2半透光层111b的厚度与第1半透光层111a的厚度之比率进行调整，可以使形成于半透光部122的膜对上述波长光的透过率构成为具有1％～10％的所期望的波长依赖性。即，可以将形成于半透光部122的膜对上述波长光的透过率变动控制在所期望的数值的1％～10％。在实际形成有转印图案的多色调光掩模100中，会产生依存于转印图案的半透光部122的波长依赖性，为了将其抵消或使其缓和并达到稳定性高的转印条件，形成于半透光部122的膜的透过率波长依赖性在1％～10％的范围内是理想的。另外，为了达到稳定性更高的转印条件，形成于半透光部122的膜的透过率波长依赖性为1％～4％是理想的。
(3)多色调光掩模的制造方法
接着，参照图2对本实施方式涉及的多色调光掩模100的制造方法进行说明。
(光掩模坯体准备工序)
首先，准备光掩模坯体100b，该光掩模坯体100b如图2(a)所例示那样，在透明基板110上依次形成有第1半透光层111a、第2半透光层111b、遮光膜112，在最上层形成有第1抗蚀剂膜131。其中，第1抗蚀剂膜131可以由正性光致抗蚀剂材料或负性光致抗蚀剂材料构成。以下的说明中，设第1抗蚀剂膜131由正性光致抗蚀剂材料形成。第1抗蚀剂膜131例如可以通过旋涂、狭缝涂布等方法来形成。
(第1构图工序)
接着，利用激光绘图仪(レ一ザ描画機)等进行描绘曝光(描画露光)，使第1抗蚀剂膜131的一部分感光，利用喷射(スプレ一)方式等方法向第1抗蚀剂膜131供给显影液进行显影，形成覆盖遮光部121的形成予定区域的第1抗蚀剂图案131p。图2(b)例示出了形成有第1抗蚀剂图案131p的状态。
接着，以形成的第1抗蚀剂图案131p为掩模对遮光膜112进行蚀刻，使第2半透光层111b的上表面露出一部分。并且，将第1抗蚀剂图案131p剥离除去后，形成分别覆盖残留着的遮光膜112和露出后的第2半透光层111b的上表面的第2抗蚀剂膜132。第2抗蚀剂膜132可以由正性光致抗蚀剂材料或负性光致抗蚀剂材料构成。以下的说明中，设第2抗蚀剂膜132由正性光致抗蚀剂材料形成。第2抗蚀剂膜132例如可以使用旋涂、狭缝涂布等方法来形成。图2(c)例示出了形成有第2抗蚀剂膜132的状态。
(第2构图工序)
接着，利用激光绘图仪等进行描绘曝光，使第2抗蚀剂膜132的一部分感光，利用上述方法向第2抗蚀剂膜132供给显影液进行显影，形成分别覆盖遮光部121、半透光部122的形成予定区域的第2抗蚀剂图案132p。图2(d)例示出了形成有第2抗蚀剂图案132p的状态。
接着，以形成的第2抗蚀剂图案132p为掩模依次对第1半透光层111a和第2半透光层进行蚀刻，使透明基板110的上表面露出一部分。并且，将第2抗蚀剂图案132p除去。
(第2半透光层的减膜工序)
然后，向第2半透光层111b的上表面供给化学药剂(此处使用酸或碱)，对第2半透光层111b的膜厚进行减膜，对半透光部122的透过率进行微调，从而结束本实施方式涉及的多色调光掩模100的制造方法。其中，本工序中，进行减膜以使构成半透光部122的第2半透光层111b的膜厚Tb小于构成遮光部121的第2半透光层111a的膜厚Ta(即图2(a)所示的加工前的光掩模坯体100b所具有的第2半透光层111b的膜厚)的97％。优选使构成半透光部122的第2半透光层111b的减膜量为构成遮光部121的第2半透光层111a的膜厚Ta(即图2(a)所示的加工前的光掩模坯体100b所具有的第2半透光层111b的膜厚)的3％～95％。需要说明的是，上述方式中，以第2半透光层的减膜工序为光掩模制造工序的最终阶段，但第2半透光层的减膜工序也可以在以所述第1抗蚀剂图案131p为掩模的遮光膜112的蚀刻之后进行。作为用于对第2半透光层111b进行减膜的化学药剂，可以使用氟(F)系的蚀刻液、酸、碱等。
(4)本实施方式涉及的效果
本实施方式起到了以下所示的1个或多个效果。
(a)根据本实施方式，通过将由含有铬(Cr)的材料构成的第1半透光层111a和由硅化钼或其化合物构成的第2半透光层111b依次层积来构成半透光部122。并且，通过减膜将由硅化钼或其化合物构成的第2半透光层111b调整至目标膜厚。此处可以通过与化学药剂接触来进行减膜。
由此可以容易地对半透光部122的透过率进行微调。另外，通过第1半透光层111a和第2半透光层111b的层积，不仅能够调整半透光部122的透过率的绝对值，还能够调整其波长依赖性。由此，可以根据FPD等的制造中使用的多色调光掩模100的转印图案和/或根据曝光条件来调整半透光部122的透过率波长依赖性。因此，通过使用该多色调光掩模，能够改善FPD等的制造成品率(製造歩留り)。并且，能够缩短创造适合各多色调光掩模100的各种条件(曝光条件、被转印体的抗蚀剂显影条件、蚀刻条件)的作业所需的时间，能够抑制FPD等的制造成本。
(b)如上所述，根据本发明人的认知，不仅限于用于半透光部122的半透光膜的透过率波长依赖性越小越好，为了控制有效透过率的波长依赖性，有时主动将其变化为所期望的值是有效的。
与此相对，根据本实施方式，通过将由含有铬(Cr)的材料构成的第1半透光层111a和由硅化钼或其化合物构成的第2半透光层111b依次层积来构成第1半透光部122。即，通过将波长依赖性不同的膜分别选择膜厚来进行层积，由此能够对所得到的半透光部122的波长依赖性进行控制。
并且，能够使多张多色调光掩模100的半透光部122的透过率一致(例如，图5所示的由透过率直线的斜率差异所致的透过率差在i线～g线的范围内一致至1％以内)，使适合各多色调光掩模100的被转印体的加工条件(曝光条件、被转印体的抗蚀剂显影条件、蚀刻条件)共通化，并且能够缩短创造条件作业(条件出し作業)所需的时间，能够抑制FPD等的制造成本。
并且，在根据已在使用的多色调光掩模100的寿命而准备多色调光掩模100的替代品，或根据FPD的增产而准备该多色调光掩模100的追加品的情况下，需要使已在使用的多色调光掩模100的透过率的波长依赖性与作为替代品或追加品的多色调光掩模100的透过率的波长依赖性一致。根据本实施方式能够容易地使透过率的波长依赖性一致。因此能够改善FPD的制造成品率。
<本发明的其他实施方式>
本实施方式涉及的多色调光掩模100’在作为4级色调(4階調)光掩模构成的方面与上述实施方式不同。
图3A是本实施方式涉及的多色调光掩模100’的部分截面图(示意图)，图3B是通过使用该多色调光掩模100’的图案转印工序而在被转印体上形成的抗蚀剂图案的部分截面图。图4是例示本实施方式涉及的多色调光掩模的制造工序的流程的概略图。
(1)多色调光掩模的构成
本实施方式涉及的多色调光掩模100’具有转印图案，该转印图案含有：使用该多色调光掩模100’时遮住曝光光(光透过率大致为0％)的遮光部121；将曝光光的透过率降低至20～80％(设充分宽的透光部的透过率为100％时。以下相同)、优选20～40％程度的第1半透光部122；将曝光光的透过率降低至20～80％、优选30～60％程度的第2半透光部123；100％透过曝光光的透光部124。如此地，以第1半透光部122对曝光光的透过率小于第2半透光部123对曝光光的透过率的方式构成，即，第1半透光部122构成为低透过率半透光部，第2半透光部123构成为高透过率半透光部。上述中，充分宽是指相对于曝光光学体系的分辨度(解像度)充分宽，即图案的线宽变化不对透过率产生影响的宽度，例如指20μm见方(四方)以上的宽度。
与上述实施方式同样，遮光部121是在玻璃基板等透明基板110上依次层积有半透光膜111和遮光膜112而成的。并且，第1半透光部122与上述实施方式的半透光部122同样，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具有依次层积的第1半透光层111a和第2半透光层111b。即，遮光部121是在玻璃基板等透明基板110上依次层积有第1半透光层111a、第2半透光层111b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上依次层积有第1半透光层111a和第2半透光层111b，同时第2半透光层111b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半透光层111a的上表面部分露出而成的。并且，透光部124与上述实施方式同样，是玻璃基板等透明基板110的上表面部分露出而成的。其中，在后文描述对第1半透光层111a、第2半透光层111b和遮光膜112进行构图的状况。
透明基板110、遮光膜112、第1半透光层111a和第2半透光层111b的构成与上述实施方式相同。
图3B例示出通过使用多色调光掩模(4级灰度光掩模)100’的图案转印工序而在被转印体1上形成的抗蚀剂图案4p’的部分截面图。抗蚀剂图案4p’如下形成：隔着多色调光掩模100’对在被转印体1上形成的正性抗蚀剂膜4照射曝光光，进行显影，由此形成抗蚀剂图案4p’。被转印体1具有基板2和在基板2上依次层积的金属薄膜、绝缘层、半导体层等任意的被加工层3a～3c，正性抗蚀剂膜4以均匀的厚度预先在被加工层3c上形成。其中，可以以使被加工层3b相对于被加工层3c的蚀刻具有耐性、被加工层3a相对于被加工层3b的蚀刻具有耐性的方式构成。
隔着多色调光掩模100’对正性抗蚀剂膜4照射曝光光时，在遮光部121，曝光光并不透过，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的顺序阶梯式地增加。于是，正性抗蚀剂膜4在分别对应遮光部121、第1半透光部122、第2半透光部123的区域膜厚依次变薄，在对应透光部124的区域被除去。如此地，在被转印体1上形成膜厚呈阶梯式不同的抗蚀剂图案4p’。
形成抗蚀剂图案4p’后，可以从表面侧对未被抗蚀剂图案4p’覆盖的区域(对应透光部124的区域)露出的被加工层3c～3a依次蚀刻除去(第1蚀刻)。然后，对抗蚀剂图案4p’进行灰化(减膜)，将膜厚最薄的区域(对应第2半透光部123的区域)除去，对新露出的被加工层3c、3b依次蚀刻除去(第2蚀刻)。然后，进一步对抗蚀剂图案4p’进行灰化(减膜)，然后将膜厚第二薄的区域(对应第1半透光部122的区域)除去，将新露出的被加工层3c蚀刻除去(第3蚀刻)。如此地，通过使用膜厚呈阶梯式(階段的)不同的抗蚀剂图案4p’，可以实施以往需要3张光掩模(フオトマスク3枚分)的工序，可以减少所使用的光掩模的张数，可以简化光刻(フオトリソグラフイ)工序。
(2)多色调光掩模的制造方法
接着，参照图4对本实施方式涉及的多色调光掩模100’的制造方法进行说明。
(光掩模坯体准备工序)
首先，准备光掩模坯体100b，该光掩模坯体100b如图4(a)所例示的那样，在透明基板110上依次形成有第1半透光层111a、第2半透光层111b、遮光膜112，在最上层形成有第1抗蚀剂膜131。
【0074】
(第1构图工序)
接着，利用激光绘图仪等进行描绘曝光，使第1抗蚀剂膜131的一部分感光，利用喷射方式等方法向第1抗蚀剂膜131供给显影液进行显影，形成第1抗蚀剂图案131p，该第1抗蚀剂图案131p覆盖遮光部121的形成予定区域。图4(b)例示出了形成有第1抗蚀剂图案131p的状态。
接着，以形成的第1抗蚀剂图案131p为掩模对遮光膜112进行蚀刻，使第2半透光层111b的上表面露出一部分。并且，将第1抗蚀剂图案131p通过剥离等除去后，形成分别覆盖残留着的遮光膜112和露出后的第2半透光层111b的上表面的第2抗蚀剂膜132。图4(c)例示出了形成有第2抗蚀剂膜132的状态。
(第2构图工序)
接着，利用激光绘图仪等进行描绘曝光，使第2抗蚀剂膜132的一部分感光，利用喷射方式等方法向第2抗蚀剂膜132供给显影液进行显影，形成分别覆盖遮光部121和第1半透光部122的形成予定区域的第2抗蚀剂图案132p。图4(d)例示出了形成有第2抗蚀剂图案132p的状态。
接着，以形成的第2抗蚀剂图案132p为掩模对第2半透光层111b进行蚀刻，使第1半透光层111a的上表面露出一部分。然后，将第2抗蚀剂图案132p通过剥离等除去后，形成分别覆盖残留着的遮光膜112、第2半透光层111b和露出后的第1半透光层111a的上表面的第3抗蚀剂膜133。第3抗蚀剂膜133的构成与第1抗蚀剂膜131、第2抗蚀剂膜132相同。图4(e)例示出了形成有第3抗蚀剂膜133的状态。
(第3构图工序)
接着，利用激光绘图仪等进行描绘曝光，使第3抗蚀剂膜133的一部分感光，利用喷射方式等方法向第3抗蚀剂膜133供给显影液进行显影，形成分别覆盖遮光部121、第1半透光部122和第2半透光部123的形成予定区域的第3抗蚀剂图案133p。图4(f)例示出了形成有第3抗蚀剂图案133p的状态。
接着，以形成的第3抗蚀剂图案133p为掩模对第1半透光层111a进行蚀刻，使透明基板110的上表面露出一部分。并且，将第3抗蚀剂图案133p通过剥离等除去。
(第2半透光层的减膜工序)
然后，向第2半透光层111b的上表面供给化学药剂(此处使用酸或碱)，对第2半透光层111b的膜厚进行减膜，对半透光部122的透过率进行微调，从而结束本实施方式涉及的多色调光掩模100’的制造方法。其中，本工序中，进行减膜以使构成半透光部122的第2半透光层111b的膜厚Tb小于构成遮光部121的第2半透光层111a的膜厚Ta(即图2(a)所示的加工前的光掩模坯体100b所具有的第2半透光层111b的膜厚)的97％。优选构成半透光部122的第2半透光层111b的减膜量为构成遮光部121的第2半透光层111a的膜厚Ta(即图2(a)所示的加工前的光掩模坯体100b所具有的第2半透光层111b的膜厚)的3％～95％。需要说明的是，上述方式中，以第2半透光层的减膜工序为光掩模制造工序的最终阶段，但第2半透光层的减膜工序也可以在以所述第1抗蚀剂图案131p为掩模的遮光膜112的蚀刻之后进行。作为用于对第2半透光层111b进行减膜的化学药剂，可以使用氟(F)系的蚀刻液、酸、碱等。
根据本实施方式涉及的多色调光掩模100’也能够起到与上述实施方式同样的效果。即，能够容易地对第1半透光部122的透过率进行微调，能够对第1半透光部122的透过率的波长依赖性进行控制。
以上对本发明的实施方式进行了具体的说明，但本发明并不限于上述的实施方式，可以在不脱离其要旨的范围进行各种变更。
例如，在上述的实施方式中对具有第1、第2半透光层的半透光膜进行了说明，但也可以另外形成其他半透光层，或者也可以与上述膜一起层积构成部分的其他功能膜作为多色调光掩模，也可以使所述其他功能膜夹在上述膜之间。

Claims (11)

1.一种多色调光掩模，其是在透明基板上形成有规定的转印图案的多色调光掩模，所述规定的转印图案含有遮光部、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层积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半透光层和层积于所述第1半透光层上的第2半透光层，
该多色调光掩模进行了减膜以使构成所述半透光部的所述第2半透光层的膜厚小于构成所述遮光部的所述第2半透光层的膜厚。
2.如权利要求1所述的多色调光掩模，其特征在于，通过构成所述半透光部的所述第1半透光层和经减膜的所述第2半透光层，所述半透光部对波长在365nm～436nm范围的光的透过率具有1％～10％的波长依赖性。
3.如权利要求1或2所述的多色调光掩模，其特征在于，对于波长在365nm～436nm范围的光，构成所述半透光部的所述第2半透光层的透过率的波长依赖性与构成所述半透光部的所述第1半透光层的透过率的波长依赖性相互不同。
4.如权利要求1或2所述的多色调光掩模，其特征在于，使构成所述半透光部的所述第2半透光层的减膜量为构成所述遮光部的所述第2半透光层的膜厚的3％～95％。
5.如权利要求1或2所述的多色调光掩模，其特征在于，对于波长为365nm～436nm的光，构成所述半透光部的所述第1半透光层与所述第2半透光层的层积层的透过率为3％～60％。
6.如权利要求1或2所述的多色调光掩模，其特征在于，所述多色调光掩模还具备高透过率半透光部，所述高透过率半透光部是形成于所述透明基板上的所述第1半透光层露出而成的。
7.如权利要求1或2所述的多色调光掩模，其特征在于，所述第2半透光层含有硅化钼或其化合物。
8.如权利要求1或2所述的多色调光掩模，其特征在于，所述第1半透光层和所述第2半透光层彼此对对方的蚀刻条件具有耐性。
9.一种多色调光掩模的制造方法，其通过对形成于透明基板上的半透光膜和遮光膜分别进行构图来形成含有遮光部、透光部和具有规定透过率的半透光部的转印图案，
其特征在于，所述多色调光掩模的制造方法包括：
准备光掩模坯体的工序，该光掩模坯体在透明基板上形成有包含第1半透光层、第2半透光层的半透光膜并进一步层积有遮光膜；以及
通过对所述半透光膜和所述遮光膜分别进行构图来形成所述遮光部、所述透光部和所述半透光部的工序，
在形成所述半透光部时，对形成于所述第1半透光层上的所述第2半透光层进行规定量的减膜，从而通过所述第1半透光层与经减膜的所述第2半透光层的层积来制成所述具有规定的透过率的半透光部。
10.如权利要求9所述的多色调光掩模的制造方法，其特征在于，在对所述第2半透光层膜进行减膜的工序中，使由于所述遮光膜被蚀刻而露出的所述第2半透光层与化学药剂接触。
11.一种图案转印方法，其特征在于具有如下工序：隔着权利要求1或2所述的多色调光掩模或基于权利要求9或10的制造方法的多色调光掩模，向被转印体照射包含i线～g线的光的曝光光，将所述转印图案转印至在所述被转印体上形成的抗蚀剂膜。
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