CN103034044A - 多灰度光掩模、多灰度光掩模的制造方法、图案转印方法 - Google Patents

多灰度光掩模、多灰度光掩模的制造方法、图案转印方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供多灰度光掩模、其制造方法及图案转印方法。在为产生相位移动效果而使遮光部具有规定的透光性的多灰度光掩模中，抑制因遮光部内的离开与透光部、半透光部的边界的区域使被加工体上的抗蚀剂膜感光。在具备包含透光部、遮光部、半透光部的转印用图案，在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案的多灰度光掩模中，光学膜具有使多灰度光掩模的曝光用光所包含的代表波长的相位移动大致180度的作用，并对代表波长的光具有3%～50%的透过率，在透光部与半透光部中，透明基板表面的一部分露出，遮光部具有形成了在多灰度光掩模的曝光条件下无法分辨的线宽度的微细透过图案的光学膜。

Description

多灰度光掩模、多灰度光掩模的制造方法、图案转印方法
技术领域
本发明涉及用于将电子设备用的电路图案等转印到被转印体的转印用光掩模，特别涉及用于高效地制造液晶显示装置、有机EL（电致发光（electroluminescence））等显示设备的多灰度光掩模、其制造方法、以及使用了上述多灰度光掩模的图案转印方法以及薄膜晶体管的制造方法。
背景技术
专利文献1中公开了按照使透过遮光膜的光的相位与透过半透明膜的光的相位在150度-210度的范围内不同的方式构成的灰度掩模。
专利文献1：日本特开2008-65138号公报
专利文献1所记载的灰度光掩模使透过遮光膜的曝光用光的相位与透过半透明膜的曝光用光的相位在上述范围内不同，从而能够产生使遮光部与半透光部的边界区域中曝光用光（衍射光）相抵消的效果（相位的反转效果。以下，也称为相位移动效果），在遮光部与半透光部的边界部分，能够使透过光强度急剧地变化。因此，若使用该灰度光掩模来对抗蚀剂膜进行曝光，则能够在与遮光部和半透光部的边界部分对应的区域中使光分辨力提高，能够使形成在被加工体上的抗蚀剂图案的端部成为陡峭的形状。
由于使形成在被加工体上的抗蚀剂图案的端部形成为陡峭的形状，在将抗蚀剂图案用作蚀刻掩模来在被加工体上形成电路图案等时，会容易进行该图案的线宽度、形状的控制。特别是，通过对形成在被加工体上的抗蚀剂图案进行灰化（ashing）等来减膜，对被加工体进行2个阶段的蚀刻时，会得到特别有利的效果。即，若将抗蚀剂图案的端部形成为与被加工体的表面近似垂直的（倾斜度大）形状，则使用该抗蚀剂图案进行了第1次蚀刻之后，通过对该抗蚀剂图案进行减膜而形成新的抗蚀剂图案时，能够抑制因减膜量的差异引起的抗蚀剂图案的线宽度变动。结果，在使用新的抗蚀剂图案进行第2次蚀刻时，能够使被加工体的加工精度提高。与此相对，在抗蚀剂图案的端部为与被加工体的表面近似水平的（倾斜度小）形状的情况下，因减膜量的微小差异，抗蚀剂图案的线宽度会发生较大变化，从而会使被加工体的加工精度降低。换言之，用于得到所希望的线宽度的抗蚀剂图案的减膜量的余量（margin）会变得极窄，成为难以调整的不优选的条件。
若考虑上述的情况，则在多灰度光掩模中利用相位移动效果具有一定的优点。
然而，具有相位移动效果的多灰度光掩模存在以下的课题。即，为使多灰度光掩模得到上述的相位移动效果，需要对遮光部中使用的光学膜赋予某种程度的透过率。这是因为若遮光部完全遮挡了曝光用光，则在遮光部和与其邻接的透光部、半透光部的边界部分，会得不到因相位反转引起的透过光的相抵消效果。因此，对于遮光部而言，需要具有在不使抗蚀剂感光的范围内的规定的透过率（例如根据专利文献1的记载，是0.1%～10%的透过率）。通过对遮光部赋予规定的透过率，能够在遮光部和与其邻接的透光部、半透光部的边界部分，得到因相位反转引起的曝光用光的相抵消效果，能够使曝光用光的强度在上述边界附近急剧地变化。然而，发明者通过深入的研究发现，在遮光部具有透过率的情况下，在遮光部内的上述边界附近以外的区域（即，离开了与邻接的透光部、半透光部的边界的区域）中，往往遮光性会变得不充分，即，在遮光部内的离开了上述边界的区域中，由于透过了邻接的透光部、半透光部的光达不到，因此得不到因相位反转引起的透过光的相抵消效果，并且，有时透过了遮光部的透过光反而会使被加工体的抗蚀剂膜感光。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供：在为产生相位移动效果而使遮光部具有规定的光透过性的多灰度光掩模中，能够抑制因遮光部内的离开了与透光部、半透光的边界的区域使被加工体上的抗蚀剂膜感光的多灰度光掩模、其制造方法以及使用了上述多灰度光掩模的图案转印方法及薄膜晶体管的制造方法。
根据本发明的第1样态，提供一种多灰度光掩模，其具备转印用图案，该转印用图案包含通过对在透明基板上成膜的光学膜进行图案化（patterning）而形成的透光部、遮光部以及半透光部，该多灰度光掩模在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案，其中，
上述光学膜具有使上述多灰度光掩模的曝光用光所包含的代表波长的光的相位移动大致180度的作用，并且对上述代表波长的光具有3%～50%的透过率，
在上述透光部与上述半透光部中，上述透明基板表面的一部分露出，
上述遮光部是在上述光学膜上形成在上述多灰度光掩模的曝光条件下无法分辨的线宽度的微细透过图案而成的。
根据本发明的第2样态，提供以下多灰度光掩模，在第1样态所记载的多灰度光掩模中，上述微细透过图案对上述遮光部中的曝光用光的透过强度分布进行平坦化。
根据本发明的第3样态，提供以下多灰度光掩模，在第1或第2样态所记载的多灰度光掩模中，上述转印用图案是薄膜晶体管制造用图案，上述半透光部形成沟道（channel）。
根据本发明的第4样态，提供一种多灰度光掩模的制造方法，在该多灰度光掩模的制造方法中，该多灰度光掩模具备转印用图案，该转印用图案包含通过对在透明基板上成膜的光学膜进行图案化而形成的透光部、遮光部以及半透光部，该多灰度光掩模在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案，
该多灰度光掩模的制造方法具备：
准备在上述透明基板上形成了上述光学膜的光掩模坯料的工序；以及
通过对上述光掩模坯料实施光刻（Photolithography）工序，对上述光学膜进行图案化来形成上述转印用图案的图案化工序，
其中，上述光学膜具有使上述多灰度光掩模的曝光用光所包含的代表波长的光的相位移动大致180度的作用，并且对上述代表波长的光具有3%～50%的透过率，
在上述图案化工序中，
通过使上述透明基板表面的一部分露出，来形成上述透光部与上述半透光部，
通过在上述光学膜上形成在上述多灰度光掩模的曝光条件下无法分辨的线宽度的微细透过图案，来形成上述遮光部。
根据本发明的第5样态，提供一种图案转印方法，隔着本发明的第1样态至第3样态中任一项所述的多灰度光掩模，或者隔着利用第4样态所述的多灰度光掩模的制造方法制造的多灰度光掩模，利用LCD用曝光机向上述被加工体上的抗蚀剂膜照射包含i线、h线、g线中的任一波长的光的曝光用光，在上述被加工体上形成具有多个不同的残膜值的上述抗蚀剂图案。
根据本发明的第6的样态，提供一种薄膜晶体管的制造方法，隔着本发明的第1样态至第3样态中任一项所述的多灰度光掩模，或者隔着利用第4样态所述的多灰度光掩模的制造方法制造的多灰度光掩模，利用LCD用曝光机向上述被加工体上的抗蚀剂膜照射包含i线、h线、g线中的任一波长的光的曝光用光，在上述被加工体上形成具有多个不同的残膜值的上述抗蚀剂图案。
根据本发明，能够提供在为产生相位移动效果而使遮光部具有规定的光透过性的多灰度光掩模中，能够抑制因遮光部内的离开了与透光部、半透光的边界的区域使被加工体上的抗蚀剂膜感光的多灰度光掩模、其制造方法以及使用了上述多灰度光掩模的图案转印方法及薄膜晶体管的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的多灰度光掩模的制造工序的流程图（flow chart）。
图2是本发明的一实施方式的多灰度光掩模的俯视图。
图3是以往的多灰度光掩模的俯视图。
图4是表示本发明的实施例以及参考例的图。
图5是表示本发明的进一步的参考例的图。
图6是表示使用了本发明的一实施方式的多灰度光掩模的薄膜晶体管基板的制造工序的图。
图7是表示使用了本发明的一实施方式的多灰度光掩模的薄膜晶体管基板的制造工序的图，是表示继续图6的图。
具体实施方式
在以液晶显示装置为代表的显示设备中显现了具有比以往更微细的构造的设备增加的趋势。这与以下有很大的关系，即虽然是与薄膜晶体管（TFT）基板、彩色滤光片（color filter）（照片空间（photo space）、色版）等共通的趋势，但在这些显示设备中，动作的速度、亮度、还有消耗电力小等，作为日益被重视的性能而被关注。
半透光部通过线宽度比透光部小，而成为半透光部。
例如，在管理液晶的动作的薄膜晶体管（TFT）中，使图案比以往更微细化，由此能够提高动作速度，或抑制消耗电力。特别是，通过使TFT的沟道部分的宽度（Channel Length）的尺寸微细化，能够期待上述性能的提高。但是，随着光掩模上形成的转印用图案的线幅、间距（pitch）的微细化，大幅度地变更在转印中使用的曝光条件需要现实中相当多的投资及开发。例如，现在作为曝光用光多使用包含i线、h线、g线的波段的光源（水银灯等），当为了提高微细图案的分辨力而使用更短波长的光源时，需要进行包含使用的抗蚀剂的材料的选择的图案化条件的构建。或者，在欲利用单一波长提高分辨力的情况下，由于照度的降低，会导致曝光时间延长、生产效率降低。
然而，若代替上述的方法，或与上述方法一起使用，即通过在光掩模的构成上花费功夫，就能够在被加工体上稳定地形成比以往更微细的图案，则是非常有利的。本发明就要解决这样的课题。
本发明的一实施方式
以下，参照图1及图2对本发明的一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的多灰度光掩模100的制造工序的流程图，图2是本实施方式的多灰度光掩模100的俯视图。
（1）多灰度光掩模的构成
如图1的（d）、图2所示，多灰度光掩模100具备：透明基板10；规定的转印用图案，其包含通过对形成在透明基板10上的光学膜30（本实施方式中是具有规定的透过率的强遮光性的膜）进行图案化而形成的遮光部101、半透光部103、以及透光部102。
透明基板10构成为：例如由石英（SiO2）玻璃、包含SiO2、Al2O3、B2O3、RO（R是碱土类金属）、R2O（R2是碱金属）等的低膨胀玻璃等构成的平板。透明基板10的主面（表面以及背面）通过研磨而平坦且平滑地构成。透明基板10能够设为例如一边是300mm～1800mm左右的方形。透明基板10的厚度能够设为例如5mm～20mm左右。
转印用图案按照在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案的方式构成。此外，具有多个不同残膜值的抗蚀剂图案是指，包括具有第1残膜值的抗蚀剂残膜的部分、具有比第1残膜值小的第2残膜值的抗蚀剂残膜的部分的抗蚀剂图案。这里，残膜值是指在曝光、显影后形成的抗蚀剂图案的高度（厚度）。当被加工体上形成的抗蚀剂膜由正性抗蚀剂（positive resist）构成时，利用后述的遮光部101在被加工体上形成具有第1残膜值的抗蚀剂残膜，利用后述的半透光部103形成具有第2残膜值的抗蚀剂残膜（第1残膜值＞第2残膜值），利用后述的透光部102形成没有抗蚀剂残膜的部分。对于具有多个不同残膜值的抗蚀剂图案的利用方法将与后述的薄膜晶体管的制造方法一并进行说明。
优选转印用图案通过一次光刻工序对光学膜30进行加工而形成。此外，如图2所示，转印用图案具有遮光部101、透光部102以及半透光部103。优选半透光部以1.5μm～3.0μm（更优选1.8μm～2.5μm）的线宽度（Critical Dimension）露出透明基板10。此外，与此相对应，在被加工体（薄膜）上能够形成比上述半透光部103的线宽度大的线宽度（例如，2μm～4μm）的图案（去除图案）。在这种情况下所产生的偏差（bias）值（例如多灰度光掩模100上的半透光部103的线宽度与形成在被加工体上的沟道的线宽度之差）能够设为例如0.2μm～1.5μm（单侧0.1～0.75μm）。
作为多灰度光掩模100的曝光用光，能够使用包含i线（365nm）、h线（405nm）或g线（436nm）的光。作为曝光用光，可分别单独地使用i线、h线、g线，或者也可以对它们进行组合来使用。使用包含i线、h线、g线的宽频带光，可得到足够的照射能量，在生产效率上是优选的。此外，在使用上述波长的曝光用光时，作为曝光装置的光学系统，优选使用例如NA（数值孔径）是0.07～0.1、相干性（coherence）（σ）是0.4～1.0这样的光学系统，能够将曝光时的照度设为30～100mJ/cm2。
光学膜30不是对上述的曝光用光具有完全的遮光性的膜，而构成为具有规定的光透过性的膜。即，光学膜30构成为对上述的多灰度光掩模100的曝光用光的代表波长的光，具有例如3%～50%，优选3%～30%，更优选4%～15%的透过率的膜。例如，在将曝光用光的代表波长设为i线（365nm）时，光学膜30构成为对于i线具有4%～15%的透过率的膜。
另外，光学膜30构成为具有使上述的多灰度光掩模100的曝光用光的相位移动大致180度的作用的膜。即，光学膜30构成为具有使透过光学膜30的曝光用光（透过后述的遮光部101的曝光用光）、与不透过光学膜30的曝光用光（透过在后述的透光部102、半透光部103、遮光部101内形成的微细透过图案30a的曝光用光）的相位差移动大致180度的作用的膜。此外，这里“大致180度”是180±30度。例如，将曝光用光的代表波长设为i线（365nm）时，能够将对于i线的相位移动量设为180±30度。
光学膜30具有上述的透过率以及上述的相位移动作用，从而在遮光部101和与其邻接的透光部102、半透光部103的边界区域中，能够抵消衍射光，产生使透过光强度急剧地变化的相位移动效果。另外，在形成了后述的微细透过图案30a的区域中，能够产生相同的曝光用光的相抵消效果，抑制曝光用光的透过，产生使透过强度分布平坦化的效果。对于这些的效果将在后面叙述。
光学膜30能够构成为例如由铬（Cr）或者Cr化合物构成的膜。优选能够使用CrO、CrC、CrN、CrON等。此外，若在光学膜30的表面进一步层叠Cr化合物（CrO、CrC、CrN、CrON等）（未图示），则能够使光学膜30的表面具有抑制反射功能。在以包含上述这样的Cr的材料形成的情况下，光学膜30能够使用例如由包含硝酸铈铵（（NH4）2Ce（NO3）6）以及高氯酸（HClO4）的水溶液构成的铬用蚀刻液来进行蚀刻。或者，也可使用金属硅化物（silicide）。例如，可以使用MoSi化合物（MoSiN、MoSiON、MoSiOCN等）。该情况下能够使用氟酸（hydrofluoric acid）等氟类的蚀刻剂（fluorine-based etchant）。此外，光学膜30只要具备上述的透过率以及上述的相位移动作用，则既可以是单层也可以叠层，但优选任一情况下均构成为能够利用一次光刻工序加工的膜。在光学膜30是通过层叠多层而形成的情况下，优选各层由利用相同的蚀刻剂（蚀刻液或者蚀刻气）能够蚀刻的材料构成。
遮光部101是指在使用多灰度光掩模100进行曝光，由形成在被加工体上的正性抗蚀剂膜形成抗蚀剂图案时，残膜值形成得最大的部分，即形成比由后述的半透光部103形成的残膜值（第2残膜值）大的残膜值（第1残膜值）的部分。
遮光部101通过上述的光学膜30形成为规定的形状的光学膜图案30p而成。即，通过在透明基板10上形成光学膜图案30p而成。从而，遮光部101具备光学膜30所具有的上述的透过率以及上述的相位移动作用。即，遮光部101对上述的多灰度光掩模100的曝光用光的代表波长的光，具有例如3%～50%、优选3%～30%，更优选4%～15%的透过率，并且具有使透过遮光部101的多灰度光掩模100的曝光用光的相位移动大致180度的作用。这样，遮光部101并不意味一定具有完全的遮光性的部分。但是，优选遮光部101具有的透过率是不会使被加工体上形成的正性抗蚀剂膜实质性地感光的透过率。
由于遮光部101具有上述的透过率以及上述的相位移动作用，因此在遮光部101和与其邻接的透光部102、半透光部103的边界区域中，能够产生使曝光用光强度急剧地变化的相位移动效果。结果，在使被加工体上形成的抗蚀剂膜进行曝光时，能够将抗蚀剂图案的端部的上升沿形状形成为更近似垂直（倾斜度大）的形状。
另外，在遮光部101中，在离开与邻接于遮光部101的透光部102、半透光部103的边界规定距离的区域（这里是遮光部101的线宽度的大约1/2的位置）设置有微细透过图案30a。微细透过图案30a具有在多灰度光掩模100的曝光条件下无法分辨的线宽度。另外，微细透过图案30a通过构成遮光部101的光学膜图案30p部分地被蚀刻并除去而形成。因此，透过微细透过图案30a的曝光用光不透过光学膜图案30p（光学膜30）自身，因此不产生相位移动。与此相对，透过遮光部101内的微细透过图案30a以外的部分的曝光用光透过光学膜图案30p（光学膜30）自身，因此相位会移动大致180度。通过该相位差，在遮光部101内的、离开与邻接于遮光部101的透光部102、半透光部103的边界规定距离的区域（即设置了微细透过图案30a的区域）中，遮光部101内的曝光用光的透过强度产生变化，曝光用光的透过强度分布被平坦化。即，在遮光部101内，透过微细透过图案30a的曝光用光与透过微细透过图案30a以外的部分的曝光用光会相互抵消，曝光用光的透过强度会下降到不会使被加工体上形成的正性抗蚀剂膜感光的水平。
此外，微细透过图案30a只要是在被加工体上无法分辨的线宽度（大小），可以是线（line）状（直线、曲线）的空白图案（以下，称为线状图案），或者也可以是点（dot）状的孔图案（hole pattern），并不限制其形状、个数（根数）。图2（a）表示了在遮光部101内在其宽度的大致1/2的位置设置了1个线状的微细透过图案30a的构成例，图2（b）示出了在遮光部101内以遮光部101的宽度的大致1/3的间隔设置了两个线状的微细透过图案30a的构成例。此外，在一般的LCD曝光装置中，分辨极限的线宽度是3μm左右，因此优选微细透过图案30a的线宽度例如为0.2μm～1.0μm，更优选为0.3μm～0.7μm。另外，优选上述微细透过图案被设置于距遮光部101与半透光部103的边界例如2～8μm的位置，在遮光部101的宽度更大的情况下，如图2（b）所示，能够设置多个。在图2（a）的例子中，在将光学膜图案30p的宽度设为3μm～8μm时，设置有一个微细透过图案30a。
半透光部103是指在使用多灰度光掩模100进行曝光，由被加工体上形成的正性抗蚀剂膜形成抗蚀剂图案时，形成比由遮光部101形成的残膜值（第1残膜值）小的残膜值（第2残膜值）的部分。
半透光部103按照下述方式形成，即通过蚀刻除去透明基板10上形成的光学膜30，使透明基板10的表面部分地露出。若是这样构成，则在透过了透光部102的曝光用光与透过了半透光部103的曝光用光之间没有相位差，因此在对被加工体上形成的正性抗蚀剂膜进行曝光时，不会在与半透光部103和透光部102的边界部分对应的位置形成暗部。该点，对于在半透光部103设置半透光性的膜的多灰度光掩模是有利的。
此外，对于半透光部103而言，由于其宽度的设定，受到光的干扰的影响，与透光部102相比，能够使透过半透光部103的曝光用光的强度（光量）减少规定量，从而会作为半透光性（半遮光性）的区域发挥功能。半透光部103的透过率（转印时的有效的透过率）例如构成为10%～80%（在将透光部102的透过率设为100%时。以下相同），更优选构成为20～60%。此外，在设置多个半透光部103的情况下，可使其宽度不同，由于其宽度不同，也可以包含透过率不同的多个半透光性的区域（第1、第2）。该情况下，各个半透光性的区域成为根据透过率来形成不同的抗蚀剂残膜值的部分。
透光部102是指在使用多灰度光掩模100进行曝光，由被加工体上形成的正性抗蚀剂膜形成抗蚀剂图案时，不产生抗蚀剂残膜的部分。透光部102按照下述方式构成，即通过蚀刻除去后述的透明基板10上形成的光学膜30，使透明基板10的表面部分地露出。
（2）多灰度光掩模的制造方法
接下来，使用图1对上述的多灰度光掩模100的制造方法进行说明。
（掩模坯料的准备）
首先，如图1（a）所示，准备在透明基板10上形成光学膜30、在光学膜30上形成了抗蚀剂膜40的光掩模坯料100b。透明基板10、光学膜30的构成如上所述。抗蚀剂膜40能够由正型（positive）光致抗蚀剂材料或负型（negative）光致抗蚀剂材料构成。在以下的说明中，假设抗蚀剂膜40由正型光致抗蚀剂材料形成。抗蚀剂膜40例如能够使用狭缝涂敷机（slit coater）、旋转涂敷机（spin coater）等来形成。
（抗蚀剂图案的形成）
接着，如图l（b）所示，使用电子线或激光描绘装置对抗蚀剂膜40进行描绘曝光，使抗蚀剂膜40感光，向抗蚀剂膜40供给显影液来进行显影，形成覆盖遮光部101的预定形成区域（即，透光部102以及半透光部103的预定形成区域开口）的抗蚀剂图案40p。此外，在形成抗蚀剂图案40p时，也一并使微细透过图案30a的预定形成区域开口。
（光学膜的蚀刻）
接着，如图l（c）所示，将抗蚀剂图案40p作为掩模来对光学膜30进行蚀刻，形成光学膜图案30p。光学膜30的蚀刻例如通过湿式蚀刻（wet etching）进行。作为蚀刻剂，能够使用上述的铬用蚀刻液。结果，利用蚀刻分别除去覆盖着透光部102、半透光部103、微细透过图案30a的预定形成区域的光学膜30，作为基底的透明基板10的表面部分地露出。
（抗蚀剂图案的剥离）
若光学膜30的蚀刻结束，如图1（d）所示，对光学膜图案30p上形成的抗蚀剂图案40p进行剥离。通过实施以上的工序，来制造本实施方式的多灰度光掩模100。
（3）薄膜晶体管的制造方法
接下来，利用LCD用曝光机，隔着上述的多灰度光掩模100向被加工体上的抗蚀剂膜照射包含i线、h线、g线的任一波长的光的曝光用光，在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案，对于在玻璃基板71上形成TFT部78与布线部79的薄膜晶体管基板（以后，称为TFT基板）的制造工序的一工序，参照图6、图7进行说明。
首先，如图6（a）所示，准备在玻璃基板71上形成图案化的栅极（gate）电极72，之后，依次层叠了栅极绝缘膜73、第1半导体膜（a-Si膜）74、第2半导体膜（n+a-Si膜）75、源极（source）/漏极（drain）用金属膜76以及正型光致抗蚀剂膜77的被加工体。
接下来，如图6（b）所示，使用具有遮光部101、透光部102以及半透光部103的上述多灰度光掩模100对正型光致抗蚀剂膜77进行曝光，之后进行显影。TFT的源极/漏极预定形成区域与多灰度光掩模100的遮光部101对应，TFT的沟道预定形成区域与多灰度光掩模100的半透光部103对应。作为曝光用光，使用包含i线、h线、g线的光。另外，作为曝光装置的光学系统，例如能够使用NA（数值孔径）是0.07～0.1，相干性（σ）是0.7～1.0的光学系统。
由此，在TFT部78中，形成分别覆盖沟道预定形成区域以及源极/漏极预定形成区域的抗蚀剂图案77a。另外，在布线部79中，形成覆盖布线预定形成区域的抗蚀剂图案77b。此外，多灰度光掩模100的半透光部103形成于与TFT部78的沟道预定形成区域对应的部分，因此在TFT部78中，沟道预定形成区域中的抗蚀剂图案77a的厚度比源极/漏极预定形成区域中的抗蚀剂图案77a薄。即，通过使用上述的多灰度光掩模100进行曝光，形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案。
此外，遮光部101如上述那样具有规定的透过率以及规定的相位移动作用，因此在遮光部101和与其邻接的透光部102、半透光都103的边界区域中，能够产生使照射至正型光致抗蚀剂膜77的曝光用光强度急剧地变化的相位移动效果。由此，能够使抗蚀剂图案77a、77b的端部的上升沿的形状分别为近似垂直（倾斜度大）的形状。
另外，在遮光部101中，如上所述，在离开与邻接于遮光部101的透光都102、半透光都103的边界的区域中形成有微细透过图案30a。微细透过图案30a具有在多灰度光掩模100的曝光条件下无法分辨的线宽度，通过光学膜图案30p的基底亦即透明基板10的表面部分地露出而形成。因此，透过微细透过图案30a的曝光用光在正型光致抗蚀剂膜77上无法分辨，另一方面，具有对遮光部101中产生的、相位反转的透过光进行抵消的作用。结果，在与遮光部101对应的区域中，能够减弱照射到正型光致抗蚀剂膜77的曝光用光强度，能够良好地形成抗蚀剂图案77a、77h的残膜形状，并能够可靠地确保厚度。
接下来，如图6（c）所示，将抗蚀剂图案77a、77b作为掩模，对源极/漏极用金属膜76、第2半导体膜75以及第1半导体膜74进行蚀刻。
接下来，如图7（a）所示，实施氧灰化等直至覆盖沟道预定形成区域的薄抗蚀剂膜完全被除去为止，分别对抗蚀剂图案77a、77b进行减膜。结果，在TFT部78中形成覆盖源极/漏极预定形成区域、而沟道预定形成区域被开口的抗蚀剂图案77c，在布线部79中，残存覆盖布线预定形成区域的抗蚀剂图案77b。该阶段的抗蚀剂图案77c、77b分别被氧灰化，因此与上述图6（b）所示的工序中形成的抗蚀剂图案77a、77b相比，整体上膜厚变薄。
之后，如图7（b）所示，将抗蚀剂图案77b作为掩模，对TFT部78中的源极/漏极用金属膜76以及第2半导体膜75进行蚀刻，接着对第2半导体膜75进行蚀刻。
最后，如图7（c）所示，分别除去残存的抗蚀剂图案77b、77c。通过该工序，在TPT部78形成源极电极/漏极电极76a、76b，在其间形成沟道部。
（4）本实施方式的效果
根据本实施方式起到以下所示的一个或者多个效果。
（a）如上所述，本实施方式的遮光部101构成为具有规定的透过率以及规定的相位移动作用的膜。由此，在遮光部101和与其邻接的透光部102、半透光部103的边界，能够产生使分别透过的曝光用光相抵消的相位移动效果，能够使上述的边界区域的曝光用光强度急剧地变化。由此，能够将抗蚀剂图案77a、77b的端部的上升沿的形状形成为更接近垂直（倾斜度大）的形状。结果，能够抑制在分别对抗蚀剂图案77a、77b进行减膜来形成新的抗蚀剂图案时的尺寸变动，同时，能够使减膜量的余量增加。即，能够容易地提高被加工体的加工精度。
（b）在本实施方式的遮光部101中，在离开与邻接于遮光部101的透光部102、半透光部103的边界的区域形成微细透过图案30a。微细透过图案30a具有在多灰度光掩模100的曝光条件下无法分辨的线宽度。另外，微细透过图案30a通过光学膜图案30p的基底亦即透明基板10的表面部分地露出而形成。因此，透过微细透过图案30a的曝光用光在被加工体的抗蚀剂膜上无法分辨，另一方面，具有对遮光部101中产生的、相位反转的透过光进行抵消的作用。结果，能够避免正型光致抗蚀剂膜77的不必要的感光，能够可靠地确保抗蚀剂图案77a、77b的立体形状和残膜厚度。并且，在对抗蚀剂图案77a、77b进行减膜时，能够容易得到目标线宽度，而且能够可靠地避免基底不必要地露出。
（c）本实施方式的半透光部103通过利用蚀刻除去透明基板10上形成的光学膜30，透明基板10的表面部分地露出而构成。因此，能够使透过透光部102的曝光用光与透过半透光部103的曝光用光之间没有相位差，在对正型光致抗蚀剂膜77进行曝光时，不形成在与半透光部103和透光部102的边界部分对应的位置的暗部。由此，能够避免半透光部103与透光部102的边界部分的抗蚀剂残留，能够提高被加工体的加工精度。
（d）若将光学膜30设为单层或者设为具有相同的蚀刻特性的材料的层叠，则能够通过1次光刻工序来进行制造。另外，若是单层，则能够将成膜工序设为1次。另外，此时，与重复光刻工序来进行制造的多灰度光掩模相比，不产生因图案的对准（alignment）偏差导致的转印性的恶化。
本发明的又一其他实施方式
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，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更。
实施例
作为本发明的实施例，利用光学模拟（simulation）求出了下述形状，即，使用具备图2（a）例示的转印图案的多灰度光掩模100、即在遮光部101内的宽度的大致中央形成了微细透过图案30a的多灰度光掩模100，使被加工体上形成的正性抗蚀剂膜感光、显影，从而形成抗蚀剂图案时的形状。
对于这里使用的多灰度光掩模100而言，使用了光学膜30的透过率是5%（对于代表波长i线）的多灰度光掩模。另外，对于相位移动量而言，使用了对于i线180度（g线157.3度，h线167.4度）的膜。作为所应用的曝光条件，应用LCD用曝光机的条件，将包含i线、h线、g线的宽频带（broadband）光作为曝光用光来使用。曝光机的光学系统是NA（数值孔径0.085）、σ（相干性）0.9，光源的光强度是g:h:i=l:0.8:0.95。
在上述条件下，图2（a）所示的转印图案的、与A线的位置对应的抗蚀剂图案的剖面形状（显影后、减膜前）表示于图4（a）。这里，将沟道部分的抗蚀剂残膜值设为
Figure BDA00002207262500151
将抗蚀剂图案的减膜时的变动余量（以下，称为减膜余量）设为
Figure BDA00002207262500152
对该部分的抗蚀剂剖面的倾斜所引起的线宽度变动进行评价。
在本实施例中，将多灰度光掩模100上的半透光部103（与沟道部分对应）的线宽度设为2.35μm。此时，根据上述减膜余量，抗蚀剂图案剖面的倾斜所引起的线宽度变动量是1.1μm。另外，与上述半透光部103对应的、减膜余量的中央值
Figure BDA00002207262500153
的宽度是2.4μm。并且可知，与源极、漏极对应的抗蚀剂图案的顶部与后述的图4（b）相比被平坦化，作为蚀刻被加工体时的蚀刻掩模的立体形状良好。
图4（b）表示参考例。这里，表示使用具有图3所示的转印图案、即使用不具有微细透过图案的遮光部101’，在同样地进行曝光的情况下形成的抗蚀剂图案的剖面形状。
这里，与源极、漏极对应的抗蚀剂图案的顶部具有凹陷。该凹陷起因于用于光掩模上的遮光部的光学膜具有的透过率。不言自明，作为抗蚀剂图案的形状，优选顶点平坦（flat）。特别是，在设计具有透过率不同的多个半透光部的多灰度光掩模时，抗蚀剂残膜值需要更严格地稳定地具有设计值那样的值。
另外，对图4（b）与图4（a）进行比较，即使上述抗蚀剂图案的线宽度变动，前者是1.2μm，后者是1.1μm，因此可知图4（a）所示的本发明的光掩模是有利的。
接下来，作为进一步的参考例，图5（a）表示了使用不透过曝光用光（OD3以上）的膜作为光学膜，使用图3所示的图案，在同样地进行了曝光的情况下形成的抗蚀剂图案的剖面形状。
这里，在相当于源极、漏极的光掩模的遮光部中，曝光用光不透过，因此在抗蚀剂图案的顶部没有凹陷。然而，将显影后、减膜前的抗蚀剂图案中与沟道部对应的部分的抗蚀剂残膜值设为与图4相同的
Figure BDA00002207262500161
将减膜余量设为与上述实施例相同的
Figure BDA00002207262500162
时，根据上述减膜余量，抗蚀剂图案剖面的倾斜所引起的线宽度变动量是1.2μm。另外，与半透光部103’对应的、减膜余量的中央值
Figure BDA00002207262500163
的宽度是2.6μm，相对于上述实施例变大。因此，以更微细化与沟道部对应的部分的目的，与实施例相同地设为2.4μm，因此使减膜余量下降到
Figure BDA00002207262500164
时，如图5（b）所示，减膜余量中央值
Figure BDA00002207262500165
的线宽度变动量增加到1.3μm。
如上所述，可知根据本发明的多灰度光掩模，透过光的轮廓（profile）被改善，被加工体上形成的抗蚀剂图案极其良好。

Claims (6)

1.一种多灰度光掩模，其具备转印用图案，该转印用图案包含通过对在透明基板上成膜的光学膜进行图案化而形成的透光部、遮光部以及半透光部，该多灰度光掩模在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案，该多灰度光掩模的特征在于，
上述光学膜具有使上述多灰度光掩模的曝光用光所包含的代表波长的光的相位移动大致180度的作用，并且对上述代表波长的光具有3%～50%的透过率，
在上述透光部与上述半透光部中，上述透明基板表面的一部分露出，
上述遮光部是在上述光学膜上形成在上述多灰度光掩模的曝光条件下无法分辨的线宽度的微细透过图案而成的。
2.根据权利要求1所述的多灰度光掩模，其特征在于，
上述微细透过图案对上述遮光部中的曝光用光的透过强度分布进行平坦化。
3.根据权利要求1所述的多灰度光掩模，其特征在于，
上述转印用图案是薄膜晶体管制造用图案，上述半透光部形成沟道。
4.一种多灰度光掩模的制造方法，该多灰度光掩模具备转印用图案，该转印用图案包含通过对在透明基板上成膜的光学膜进行图案化而形成的透光部、遮光部以及半透光部，该多灰度光掩模在被加工体上形成具有多个不同的残膜值的抗蚀剂图案，该多灰度光掩模的制造方法的特征在于，
具备：
准备在上述透明基板上形成了上述光学膜的光掩模坯料的工序；以及
通过对上述光掩模坯料实施光刻工序，对上述光学膜进行图案化来形成上述转印用图案的图案化工序，
其中，上述光学膜具有使上述多灰度光掩模的曝光用光所包含的代表波长的光的相位移动大致180度的作用，并且对上述代表波长的光具有3%～50%的透过率，
在上述图案化工序中，
通过使上述透明基板表面的一部分露出，来形成上述透光部与上述半透光部，
通过在上述光学膜上形成在上述多灰度光掩模的曝光条件下无法分辨的线宽度的微细透过图案，来形成上述遮光部。
5.一种图案转印方法，其特征在于，
隔着权利要求1至3中任一项所述的多灰度光掩模，利用LCD用曝光机向上述被加工体上的抗蚀剂膜照射包含i线、h线、g线中的任一波长的光的曝光用光，在上述被加工体上形成具有多个不同的残膜值的上述抗蚀剂图案。
6.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，
使用权利要求1至3中任一项所述的多灰度光掩模，利用LCD用曝光机向上述被加工体上的抗蚀剂膜照射i线、h线、g线中的任一波长曝光用光，在上述被加工体上形成具有多个不同的残膜值的上述抗蚀剂图案。
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