CN103383522A - 光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法 - Google Patents

光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法，利用该光掩模能够可靠且精密地转印微细图案。光掩模在透明基板上具备转印用图案，该转印用图案具有透光部、形成有曝光光的一部分透射的半透光膜的半透光部以及形成有遮光性的膜的遮光部，其中，半透光膜相对于在转印用图案的转印中使用的曝光光的代表波长具有2%～60%的透射率，且具有90°以下的相移作用，半透光部与遮光部的边缘邻接，且形成为无法由曝光装置析像的宽度。

Description

光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法
技术领域
本发明涉及能够通过转印转印用图案而将微细的图案转印到被转印体上的光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法。
背景技术
在液晶显示装置所代表的平板显示器的制造中，存在通过形成更微细的图案来实现图像画质的提高的需求。在专利文献1中记载了形成有由与线条（line and space）对应的半透光部和透光部构成的转印用图案的光掩模。
专利文献1：日本特开2009－42753号公报
平板显示器的布线图案的微细化不仅能够提高平板显示器的亮度以及反应速度这样的图像质量，而且从节省能源的观点出发也存在有利的方面，因此备受瞩目。因此，近年来，期望平板显示器的布线图案的进一步微细化。伴随于此，对于在平板显示器的制造中使用的光掩模，也存在期待能够得到微细的线宽精度的倾向。
但是，即便单纯地使具备由遮光部和透光部构成的转印用图案的所谓的二元掩模的图案线宽微细化，也无法使平板显示器的布线图案微细化。以下，参照图1的（a）、（b）以及图2的（a）～（e）对该情况下的问题点进行详细说明。
图1的（a）是示出作为二元掩模的转印用图案的、构成线条图案的遮光部和透光部的示意图。此处，示出具备由遮光部构成且具有线宽ML的线部以及由透光部构成且具有空间宽度MS的空间部的线条图案。一组遮光部和透光部的重复单位的宽度是线条图案的间距宽度P。
图1的（b）是示出在使图1的（a）的线条图案的间距宽度P变化的情况下，照射至形成于被转印体上的抗蚀剂膜上的透射光的光强度曲线的图表。纵轴表示透射率（%），横轴表示掩模上的位置（μm）。
在图1的（a）所示的二元掩模的转印用图案中，如果逐渐减小线条图案的遮光部以及透光部的各宽度ML、MS（即减小间距宽度P），则如图1的（b）所示，存在经由透光部照射至抗蚀剂膜的透射光的光强度降低这样的问题。
本发明人以图1的（b）所示的设定条件，使线条图案的间距宽度从P=8μm（线宽ML=4.8μm、空间宽度MS=3.2μm）逐渐微细化到间距宽度P=4μm（线宽ML=2.8μm、空间宽度MS=1.2μm），并将线宽ML和空间宽度MS相对于间距宽度P分别设定为P/2+0.8（μm）、P/2－0.8（μm），对此时的透射光的光强度变化进行仿真。结果，如图1的（b）光强度曲线所示，可知：线条图案的线宽越微细化，则光强度的波形曲线的峰值位置越显著降低。另外，条件设定如下，数值孔径NA：0.08、相干因数σ：0.8、曝光光波长：g/h/i=1/1/1、基板：石英玻璃基板、正性抗蚀剂（P/R）膜厚：1.5μm、正性抗蚀剂：酚醛类正型抗蚀剂，此处，“g/h/i”表示曝光光所含的g线、h线、i线的各波长的强度比。
此外，在图2的（a）、（b）、（c）、（d）中分别示出将图1的（b）的光强度曲线中的、间距宽度P=8μm、7μm、6μm、5μm的线条图案的透射光照射到被转印体上的正性抗蚀剂（P/R）膜时所形成的抗蚀剂图案的截面形状。其中，上述的照射光量（Eop）被标准化为100mJ。
如上述附图所示，线条图案的线宽越小，则透射空间宽度MS的光的强度越不足，在图2的（d）的间距宽度P=5μm的情况下，抗蚀剂膜的线间不分离，难以形成线条形状的抗蚀剂图案。这样就无法在后续工序中作为用于形成微细的布线图案的蚀刻掩膜加以使用。
因此，作为提高转印时的析像度以便进行更微细的图案化的方法，考虑以往作为用于制造LSI的技术开发的扩大曝光装置的数值孔径、使用单一波长且短波长的光进行的曝光。但是，在应用上述技术的情况下，需要巨大的投资和技术开发，无法获得与市场上提供的液晶显示装置的价格的一致性。
然而，如图2的（d）所示，针对伴随着图案的微细化而光强度的波形曲线的峰值位置显著下降的现象，作为用于弥补该光量不足的方法，考虑使曝光装置的照射光量增加。如果照射光量增加，则透射空间部的光量增大，因此，认为能够使抗蚀剂图案的形状良好，即、能够使抗蚀剂图案的形状分离成线条图案的形状。但是，为此将曝光装置的光源变更为大光量是不现实的，不得不大幅度增加曝光时的扫描曝光时间。
实际上，在图2的（e）中示出通过使照射光量增加而使抗蚀剂图案良好地分离的情况。此处，需要设定成图2的（a）～（d）所使用的照射量的1.5倍的照射光量。
然而，在上述专利文献1中记载了如下的光掩模：该光掩模具有透光部和半透光部，通过对形成在透明基板上的半透光膜进行图案化而形成规定的图案，利用透射了该光掩模的曝光光在被转印体上形成线宽小于3μm的转印图案，其中，上述透光部或者上述半透光部中的至少一方具有线宽小于3μm的部分，上述光掩模包含由上述透光部和上述半透光部形成的图案。
根据上述专利文献1的光掩模，认为能够抑制在图1的（b）中在使图案微细化时产生的透光部的光强度峰值位置降低的情况，能够形成线条图案形状的抗蚀剂图案。这意味着形成在透明基板上的半透光膜的图案对包含透光部在内的转印用图案整体的透射光量进行辅助，从而达到能够使抗蚀剂图案化（即能够通过显影除去正性抗蚀剂）的必要光量。
另一方面，近年来期望平板显示器的布线图案的进一步微细化，并且，产生进一步提高图案化的稳定性及精度的需求。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点完成的，目的在于提供一种能可靠且精密地转印微细图案的光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法。
（1）为了达成上述目的，本发明的光掩模在在透明基板上具备转印用图案，该转印用图案具有透光部、形成有曝光光的一部分透射的半透光膜的半透光部以及形成有遮光性的膜的遮光部，上述光掩模的特征在于，上述半透光膜相对于在上述转印用图案的转印中使用的曝光光的代表波长具有2%～60%的透射率，且具有90°以下的相移作用，上述半透光部与上述遮光部的边缘邻接，且形成为无法由曝光装置析像的宽度。
（2）优选形成为，在上述（1）的光掩模中，能够形成为如下结构：上述半透光部具有与上述遮光部的对置的边缘分别邻接地设置的第一半透光部以及第二半透光部，上述第一半透光部的宽度以及上述第二半透光部的宽度分别形成为无法由曝光装置析像的恒定宽度，且是彼此相等的宽度。
（3）优选形成为，在上述（1）或（2）的光掩模中，能够形成为如下结构：上述转印用图案是线条图案，在被转印体上形成线宽或者空间宽度小于3μm的线条。
（4）优选形成为，在上述（1）的光掩模中，能够形成为如下结构：上述半透光部在由连续的上述遮光部包围的区域中与上述遮光部的边缘邻接形成，且形成为无法由曝光装置析像的恒定宽度。
（5）优选形成为，在上述（1）或（4）的光掩模中，能够形成为如下结构：上述转印用图案是孔图案，在被转印体上形成具有小于3μm的内径的孔。
（6）为了达成上述目的，本发明的图案转印方法的特征在于，使用上述（1）～（5）中任一项所记载的光掩模，利用曝光装置将上述转印用图案转印到被转印体上。
（7）为了达成上述目的，本发明的平板显示器的制造方法的特征在于，在上述平板显示器的制造方法中，使用上述（6）所记载的图案转印方法。
根据本发明的光掩模、图案转印方法以及平板显示器的制造方法，能够得到能够可靠且精密地将微细图案转印至被转印体上的光掩模。
附图说明
图1的（a）是示出二元掩模的线条图案的示意图，（b）是示出基于（a）的二元掩模的被转印体上的光强度曲线的图表。
图2的（a）～（d）分别示出由图1的（b）的光强度曲线中的、间距宽度P=8～5μm的线条图案的透射光形成的抗蚀剂图案的截面形状。（e）示出间距宽度与（d）相同且使曝光装置的照射光量增加至1.5倍时的抗蚀剂图案的截面形状。
图3的（a）是本发明的第一实施方式所涉及的线条图案的光掩模的剖视示意图，（b）是（a）的局部放大图。
图4的（a）是本发明的第二实施方式所涉及的线条图案的光掩模的剖视示意图，（b）是（a）的局部放大图。
图5的（a）～（g）是示出图3所示的光掩模的制造工序的流程图。
图6的（a）～（g）是示出图4所示的光掩模的制造工序的流程图。
图7的（a）～（f）是示出图3所示的光掩模的其他的制造工序的流程图。
图8示出将转印用图案形成为线条图案的光掩模的比较例1（二元掩模）。（a）示出掩模图像。（b）示出照射到被转印体上的透射光的光强度分布。（c）示出作为仿真结果的光强度分布的峰值强度、对比度、照射光量（基准）、抗蚀剂膜减少量（基准）。（d）示出利用比较例1的二元掩模形成的抗蚀剂图案形状。
图9示出将转印用图案形成为线条图案的光掩模的参考例1（透射辅助掩模1）。（a）示出掩模图像。（b）示出照射到形成于被转印体上的抗蚀剂膜上的透射光的光强度分布。（c）示出作为仿真结果的光强度分布的峰值强度、对比度、照射光量、抗蚀剂膜减少量。（d）示出利用参考例1的透射辅助掩模1形成的抗蚀剂图案形状。
图10示出将转印用图案形成为线条图案的光掩模的实施例1（透射辅助掩模2）。（a）示出掩模图像。（b）示出照射到形成于被转印体上的抗蚀剂膜上的透射光的光强度分布。（c）示出作为仿真结果的光强度分布的峰值强度、对比度、照射光量、抗蚀剂膜减少量。（d）示出利用实施例1的透射辅助掩模2形成的抗蚀剂图案形状。
图11的（a）～（c）分别示出将转印用图案形成为孔图案的光掩模的比较例2（二元掩模）、参考例2（透射辅助掩模3）、实施例2（透射辅助掩模4）的掩模图像。（d）是仿真评价项目及其说明图。
图12是对图11的比较例2、参考例2、实施例2的仿真结果进行比较的图，（a）是示出照射光量的图表，（b）是示出抗蚀剂倾斜角的图表，（c）是示出抗蚀剂膜减少量的图表。
具体实施方式
本发明的光掩模在透明基板上具备转印用图案，该转印用图案具有透光部、形成有曝光光的一部分透射的半透光膜的半透光部以及形成有遮光性的膜的遮光部。进而，本发明的光掩模的特征在于，半透光膜相对于在转印用图案的转印中使用的曝光光的代表波长具有2%～60%的透射率、且具有90°以下的相移作用，半透光部与遮光部的边缘邻接，且形成为无法由曝光装置析像的宽度。在图3～图7（剖视图）、图10的（a）以及图11的（c）（俯视图）中示出这样的本发明的光掩模的实施方式。
<光掩模的实施方式>
图3的（a）以及（b）针对本发明的第一实施方式所涉及的线条图案形成用的光掩模1所具有的转印用图案示出其剖视示意图以及局部放大图。并且，图4的（a）以及（b）针对本发明的第二实施方式所涉及的线条图案形成用的光掩模2所具有的转印用图案示出其剖视示意图以及局部放大图。在图10的（a）中示出俯视观察上述光掩模1、2时的掩模图像。此外，在图11的（c）中示出俯视观察本发明的第三实施方式所涉及的孔图案形成用的光掩模3的掩模图像。
另外，在本说明书中，将用于在被转印体上形成线条图案的光掩模所具有的转印用图案也称作线条图案，并且，将用于在被转印体上形成孔图案的光掩模所具有的转印用图案也称作孔图案。此处，作为转印图案的线条图案中的线图案是指透光部以外的部分（遮光部以及半透光部），空间图案是指透光部。并且，转印图案中的孔图案形成为透光部。
在以下说明的实施方式中，主要举出线条图案的光掩模1、2作为具体例加以说明。
本实施方式所涉及的具有线条图案的光掩模1、2通过对形成在透明基板10上的半透光膜20和遮光性的膜（以下称作遮光膜）30进行图案化而形成。光掩模1、2的不同之处在于半透光膜20与遮光膜30的层叠顺序彼此相反。
首先，对构成本实施方式的光掩模1、2的透明基板10、半透光膜20、遮光膜30进行说明。
作为构成本实施方式的光掩模1、2的透明基板10，使用对表面进行了研磨的石英玻璃基板等。透明基板10的大小没有特别限制，能够根据使用光掩模1、2进行曝光的基板（例如平板显示器用基板等）适当加以选定。作为这样的透明基板10，例如能够使用边长300mm以上的矩形基板。
如图3的（a）以及图4的（a）所示，本实施方式的光掩模1、2具有由半透光部21以及遮光部31构成的线L以及由透光部构成的空间S。
优选在透射曝光光的透光部中透明基板10露出。半透光部21通过在透明基板10上形成半透光膜20而形成，该半透光膜20可以是单层，也可以由多层的层叠体构成。该半透光膜20相对于曝光光所包含的代表波长的光具有2%～60%的透射率，且相对于上述代表波长具有90°以下的相移作用。图3的（a）的遮光部通过在半透光膜上层叠遮光膜而形成，图4的（a）的遮光部通过在遮光膜上层叠半透光膜而形成。
对于半透光膜所具备的光学特性中的90°以下的相移作用，优选相对于上述曝光光的代表波长的相移量大于0°且在90°以下。该情况下的半透光部21与其说具有发挥所谓的相移作用而提高对比度的功能，倒不如说具有对透光部的透射光量进行辅助的功能。因而，能够将半透光部20看作透射辅助膜，将半透光部21看作透射辅助部。
另外，本发明人经过研究发现，当半透光膜20的相移量接近180°时，在半透光部21（即图中的第一以及第二半透光部21A、21B）和透光部11的边界处，相位反转的衍射光相互干涉，反而阻碍作为本发明的特征之一的透光量的辅助功能。
并且，优选考虑在相移量过小的情况下难以选择构成半透光膜20的原材料、且在相移量过大的情况下如上所述会产生相反相位的光之间的干涉从而损害透射光量的辅助效果的情况来选择半透光膜20的原材料和膜厚。半透光膜20的相移量的范围为大于0°且在90°以下（如果用弧度表示则为（2n－1/2）π～（2n+1/2）π（n为整数）的范围的意思），优选为5°～60°，更优选为5°～45°。
半透光膜20的透射率是指将透明基板10的基于上述代表波长的透射率设为100%的情况下的半透光膜20的透射率。如果半透光膜20的透射率过小，则无法充分发挥本发明的透射光量的辅助功能，如果透射率过大，则半透光膜的膜厚控制等掩模制造的难度变高，因此将半透光膜20的透射率设为上述的2%～60%的范围。另外，半透光膜20的优选透射率范围为10%～50%，更优选为10%～35%，进一步优选为15%～30%。
此处，作为上述曝光光的代表波长，在曝光光包含多个波长的情况（例如使用包含i线、h线、g线的光源的情况）下，能够设为上述波长的任一个。例如，能够将i线设为代表波长。更优选为针对上述波长的任一个都满足上述数值范围。
遮光膜30并不是一定要具有相对于曝光光的完全的遮光性。在（仅利用遮光膜30单层、或利用遮光膜30和半透光膜20的层叠体）形成遮光部31时，只要该部分的曝光光透射率小于半透光部21的曝光光透射率即可。对于形成为层叠体的情况下的遮光部31的优选曝光光透射率，优选在将遮光膜30与半透光膜20层叠后相对于曝光光的光密度OD在3以上，更优选仅遮光膜单独的OD就在3以上。
并且，遮光部31也可以仅由遮光膜30单独形成，但如图3以及图4所示，优选由半透光膜20和遮光膜30的层叠体构成。在该情况下，层叠顺序没有限制。
关于本实施方式的半透光部21与遮光部21的边缘邻接形成的样子，在图10的（a）中示出线条图案的情况，在图11的（c）中示出孔图案的情况。如上述附图所示，在任一情况下，半透光部21都与遮光部31的边缘邻接，且也与透光部邻接。即，半透光部21位于遮光部31和透光部之间。在本实施方式中，半透光部21形成为恒定宽度。
以下，举出线条图案的情况作为具体例，并参照图3、图4以及图10对第一半透光部21A以及第二半透光部21B进行详细说明。
图10的（a）所示的第一半透光部21A以及第二半透光部21B分别与遮光部31的两侧的边缘邻接，且形成为无法由曝光装置析像的宽度。
一般在LCD用曝光装置（后述）中析像极限为3μm左右。本实施方式的第一半透光部21A以及第二半透光部21B的宽度为小于该3μm的尺寸。因而，形成为在曝光时不会在被转印体上析像的程度的宽度。即，当根据规定的曝光条件对转印用图案照射曝光光时，在被转印体所接受的透射光的光强度曲线上，在与第一半透光部21A以及第二半透光部21B相当的部分无法观测到独立的（非连续的）图案形状，描画出将基于透光部的光强度的峰值和基于遮光部31的光强度的谷底之间平滑地相连的曲线。在图10的（b）中示出该状态。
此处，图10的（a）所示的与遮光部31的线的两边缘邻接设置的、具有恒定宽度的第一半透光部21A以及第二半透光部21B，在上述光强度曲线中不作为独立的（非连续的）图案呈现，此处，起到对朝透光部的峰值部分的光量进行辅助的作用。由此，在所形成的抗蚀剂图案的一个侧面，残膜量单调增加或者单调减少。
另外，图8～图10所示的光强度曲线以及基于该光强度曲线的抗蚀剂图案形状均是通过光学仿真得到的。作为仿真条件，考虑在图案转印中使用的曝光装置的光学条件而加以设定。此处，在图案转印中使用的曝光装置能够使用标准的LCD（LCD：Liquid Crystal Display，液晶显示器）用曝光装置。在该情况下，例如能够将数值孔径NA设为0.06～0.10，将相干因数σ设为0.5～1.0的范围。这样的曝光装置一般析像极限为3μm左右。
当然，也可以将本发明应用于更广范围的使用曝光装置进行的图案转印。例如，能够将数值孔径NA设为0.06～0.14或者0.06～0.15的范围。数值孔径NA超过0.08的高析像度的曝光装置也有需求，对于这些都能够应用本发明。
这样的曝光装置作为光源包含i线、h线、g线，能够使用包含i线、h线、g线的全部的照射光（由于相对于单一光源是宽幅的光源，因此以下也称作宽幅光）。在该情况下，如上所述，能够将曝光光的代表波长设为i线、h线、g线的任一个。在仿真中，为了简化而将i线、h线、g线的强度比设为1：1：1，或者也可以设为考虑了实际使用的曝光装置的强度比的比例。
返回图10，作为本发明的光掩模的优选实施方式，半透光部21具有与遮光部31的对置的边缘分别邻接设置的第一半透光部21A以及第二半透光部21B。进而，能够将第一半透光部21A以及第二半透光部21B的宽度分别形成为无法由曝光装置析像的恒定宽度、且是彼此相等的宽度。
例如如图3的（a）、（b）所示，这样的光掩模具备通过对在透明基板10上层叠的半透光膜20和遮光膜30分别进行图案化而形成的、包含透光部（参照图中的标号S）、半透光部20以及遮光部30的转印用图案，透光部通过透明基板10露出而形成，遮光部31通过在透明基板10上在半透光膜20上层叠遮光膜30而形成，半透光部21通过在透明基板10上形成半透光膜20而形成，半透光部21包含与遮光部31的第一边缘邻接形成的第一半透光部21A以及与遮光部31的同第一边缘对置的第二边缘邻接形成的第二半透光部21B，第一半透光部21A以及第二半透光部21B分别具有无法由曝光装置析像的恒定宽度，且是彼此相等的宽度。
上述光掩模1也能够按照如下方式表现。
光掩模1具备通过对透明基板10上的半透光膜20以及遮光膜30分别进行图案化而形成的包含透光部、半透光部20以及遮光部30的转印用图案，其中，透光部通过透明基板10露出而形成，遮光部31通过在透明基板10上在半透光膜20上层叠遮光膜30而形成，半透光部21通过在透明基板10上形成半透光膜20而形成，半透光部21包含与透光部的第一边缘邻接形成的第一半透光部21A以及与透光部的同第一边缘对置的第二边缘邻接形成的第二半透光部21B，第一半透光部21A以及第二半透光部21B分别具有无法由曝光装置析像的恒定宽度，且是彼此相等的宽度。
即，第一半透光部21A以及第二半透光部21B与遮光部31的边缘邻接，并且与透光部的边缘邻接。
第一半透光部21A以及第二半透光部21B以遮光部31为中心对称地对置形成，且具有彼此相等的宽度。此处，所谓彼此相等的宽度是指：优选第二半透光部21B的线宽相对于第一半透光部21A的线宽的差异在0.1μm以内。更优选在0.05μm以内。并且，优选在该光掩模1所具备的转印用图案的整体中半透光部21的线宽精度都处于上述范围内。通过形成为这种方式，赋予透光部的透射光量的辅助作用对称，能够精密地控制形成在被转印体上的图案的线宽精度。
此处，在本发明的光掩模中，当透光部的宽度在3μm以下时，基于如下的理由，本发明的透射光量的辅助效果显著。如果透光部的尺寸（宽度）变小，则衍射的影响变大，并且透射透光部的光强度曲线的峰值下降，因此，对于到达抗蚀剂膜而使抗蚀剂感光的光量来说，容易变得光量不足。针对这种现象，本发明的光掩模能够消除上述不良情况。当透光部的宽度在2μm以下的情况下，上述透射光量的辅助效果更大。
如后述的实施例所示，对于本发明的半透光部，与该半透光部是遮光部的一部分的情况（二元掩模的情况）相比较，具有使透射透光部的光强度曲线的峰值上升的功能。因此，本发明的光掩模当在被转印体上形成小于3μm的空间图案时特别有利。
并且，相对于如上的透光部，当具有透射光量的辅助功能的半透光部的宽度过大时，所形成的抗蚀剂图案的侧面形状的倾倒容易变得显著，因此优选在1μm以下。半透光部的宽度的优选范围为0.1μm～1μm。在如本实施方式那样与遮光部31的对置的边缘邻接地分别形成有第一半透光部21A、第二半透光部21B的情况下，优选第一半透光部21A以及第二半透光部21B的宽度均在1μm以下（0.1～1μm）。
图3以及图4均是以线条图案作为转印用图案的情况的例子，但本发明的光掩模的转印用图案的形状及用途没有制约。可以应用于线条图案，或者也可以应用于图11的（c）所示的孔图案。在为孔图案的情况下，也能够以与上述同样的方式设定半透光部的宽度。此外，本发明也可以应用于本说明书以及附图中例示的图案以外的转印用图案。
并且，本发明的光掩模在其层叠构造上也具有自由度，可以如图3所示，具有在半透光部20上层叠遮光膜30而成的遮光部31，或者也可以如图4所示，具有在遮光膜30上层叠半透光膜20而成的遮光部31。这些都与以下说明的本实施方式的光掩模的制造方法相关。
另外，本发明的光掩模能够良好地用于形成在被转印体上的转印像为2灰度的用途。即，具有与所谓的想要得到多等级的抗蚀剂残膜值的3灰度以上的多灰度光掩模不同的功能。
<光掩模的制造方法的实施方式>
其次，参照图5、图6以及图7对本发明的光掩模的制造方法的实施方式进行说明。
[制造方法1]
参照图5的（a）～（g）对上述的图3所示的光掩模1的制造工序（制造方法1）进行说明。
首先，准备图5的（a）所示的光掩模坯料。对于该光掩模坯料，在透明基板10上依次形成半透光膜20和遮光膜30，进而，在遮光膜30上形成正性光致抗蚀剂膜40。
进而，如图5的（a）所示，使用未图示的描画机将用于形成图3所示的遮光部31的图案描画于光致抗蚀剂膜40。
其次，如图5的（b）所示，对光致抗蚀剂膜40进行显影，形成抗蚀剂图案41。
此外，如图5的（c）所示，以经过上述第一次显影工序形成的抗蚀剂图案41作为掩膜对遮光膜30进行蚀刻。由此形成遮光部31。另外，遮光膜30的蚀刻可以是干法蚀刻也可以是湿法蚀刻。蚀刻剂能够使用公知的蚀刻剂。
其次，在剥离图5的（c）所示的抗蚀剂图案41之后，如图5的（d）所示，在形成有遮光部31的半透光膜20的整面再次形成光致抗蚀剂膜50，并使用描画机描画用于形成图3所示的半透光部21的图案。
进而，如图5的（e）所示，对光致抗蚀剂膜50进行显影而形成抗蚀剂图案51。
其次，如图5的（f）所示，以经过上述第二次显影工序形成的抗蚀剂图案51作为掩膜对半透光膜20进行蚀刻，形成半透光部21。与上述同样，半透光膜20的蚀刻可以是干法蚀刻也可以是湿法蚀刻，可以使用公知的蚀刻剂进行。
然后，通过剥离图5的（f）所示的抗蚀剂图案51，完成图5的（g）所示的结构的光掩模1。
[制造方法1的变更例]
在上述的制造方法1中，也可以按照下述i）～vi）的方式进行变更。
i）准备与在上述图5的（a）中说明的光掩模坯料同样的光掩模坯料，将用于形成半透光部21的图案描画于光致抗蚀剂膜。
ii）对上述i）的光致抗蚀剂膜进行显影，形成抗蚀剂图案。
iii）以通过上述ii）形成的抗蚀剂图案作为掩膜，对遮光膜进行蚀刻，其次对半透光膜进行蚀刻。
iv）在剥离抗蚀剂图案之后，再次在整个面形成光致抗蚀剂膜，并描画用于形成遮光部的图案。
v）对上述iv）的光致抗蚀剂膜进行显影，形成抗蚀剂图案。
vi）以上述v）的抗蚀剂图案作为掩膜，对遮光膜进行蚀刻。由此，形成规定的宽度的遮光部，完成图5的（g）所示的结构的光掩模1。
另外，只要不丧失本发明的光掩模的功能，也不排除除了形成有半透光膜、遮光膜之外还形成有其他膜的情况。例如，在半透光膜和遮光膜的蚀刻选择性不充分的情况下，即下层膜相对于上层膜的蚀刻剂不具有充分的耐性的情况下，也可以在下层膜和上层膜之间设置蚀刻停止层。优选遮光膜和半透光膜由具有各自的蚀刻选择性的膜材料构成。
[制造方法2]
参照图6的（a）～（g）对上述的图4所示的光掩模2的制造工序（制造方法2）进行说明。
首先，准备图6的（a）所示的光掩模坯料。该光掩模坯料通过在透明基板10上成膜遮光膜30，进而在遮光膜30上形成光致抗蚀剂膜40而形成。
进而，如图6的（a）所示，使用未图示的描画机将用于形成图4所示的遮光部31的图案描画于光致抗蚀剂膜40。
其次，如图6的（b）所示，对经过了上述的第一次描画工序的光致抗蚀剂膜40进行显影，形成抗蚀剂图案41。
其次，如图6的（c）所示，以抗蚀剂图案41作为掩膜，对遮光膜30进行蚀刻。由此，在透明基板10上形成遮光部31。
然后，在剥离图6的（c）所示的抗蚀剂图案41之后，如图6的（d）所示，在包含经过上述的遮光膜的蚀刻工序形成的遮光部31在内的透明基板10的整个面成膜半透光膜20。
其次，如图6的（e）所示，在半透光膜20上再次形成光致抗蚀剂图案50之后，将用于形成图4所示的半透光部21的图案描画于光致抗蚀剂膜50。
进而，如图6的（f）所示，对经过了上述第二次描画工序的光致抗蚀剂膜50进行显影，形成抗蚀剂图案51。然后，以该抗蚀剂图案51作为掩膜，对半透光膜20进行蚀刻。由此，形成半透光部21（参照图6的（g））。
然后，通过剥离图6的（f）所示的抗蚀剂图案51，完成图6的（g）所示的结构的光掩模2。
在上述的制造方法2的情况下，在半透光膜20和遮光膜30之间不是特别需要具有蚀刻选择性，因此，存在材料选择的自由度宽的优点。
[制造方法3]
参照图7的（a）～（f）对图3所示的光掩模1的其他的制造方法3进行说明。
首先，准备图7的（a）所示的光掩模坯料。此处，该光掩模坯料通过在透明基板10上依次形成半透光膜20和遮光膜30，进而在遮光膜30上形成光致抗蚀剂膜60而形成。
进而，如图7的（a）所示，使用未图示的描画机将用于形成图3所示的半透光部21的图案描画于光致抗蚀剂膜60。
其次，如图7的（b）所示，对经过了上述的描画工序的光致抗蚀剂膜60进行显影，形成抗蚀剂图案61。
进而，如图7的（c）所示，以上述抗蚀剂图案61作为掩膜，利用遮光膜用蚀刻剂对遮光膜30进行蚀刻。
如图7的（d）所示，其次利用半透光膜用蚀刻剂对半透光膜20进行蚀刻。由此，形成规定宽度的半透光部21。
其次，如图7的（e）所示，以上述抗蚀剂图案61作为掩膜，利用遮光膜用湿法蚀刻剂对遮光膜30进行侧向蚀刻。由此，形成规定宽度的遮光部31。
然后，通过剥离图7的（e）所示的抗蚀剂图案61，完成图7的（f）所示的结构的光掩模1。
在上述的制造方法3的情况下，半透光膜20和遮光膜30使用彼此具有蚀刻选择性的材料。并且，在图7的（e）所示的第二次遮光膜的蚀刻工序中，利用基于各向同性蚀刻的侧向蚀刻，因此应用湿法蚀刻的做法比较合适。
在上述的制造方法1～3中，当使用制造方法3时，能够得到最高的半透光部21的线宽精度，因此是优选的方法。根据该制造方法3，由于能够将描画工序设为一次，因此，与需要进行二次描画的制造方法1以及2相比，能够避免因对准偏差而导致的图案精度的恶化。
<使用了光掩模的图案转印方法>
本发明还包含使用了上述的本发明的光掩模的转印方法。即，如上所述，本发明的光掩模具有透射光量的辅助效果。因而，如果使用本发明的光掩模将转印用图案转印到被转印体上，则无需增加（或者减少）曝光装置的照射光量就能够转印微细图案，在节省能源、或者缩短曝光时间、提高生产效率的方面具有显著的优点。
例如，本发明的光掩模当用于在被转印体上形成线宽以及/或者空间宽度小于3μm的线条时是有用的。例如，能够用于形成液晶显示装置的透明电极图案等，在平板显示器的领域中能够用于多种用途。这样的线条图案的形成在线宽小于3μm时难度很高，因此，本发明的效果显著。
并且，本发明的光掩模能够具有孔形成用的转印用图案。在该情况下，作为形成内径小于3μm的孔的图案是有用的。例如，能够用于形成薄膜晶体管（TFT：Thin Film Transistor）的接触孔等。
在本发明的光掩模中，作为半透光膜的材料，能够举出Cr化合物（Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物等）、Si化合物（SiO2、SOG）、金属硅化物（TaSi、MoSi、WSi或者它们的氮化物、氮氧化物等）等。
作为遮光膜的材料，除了Cr或Cr化合物（Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物等）之外，还能够举出Ta、W或它们的化合物（包含上述金属硅化物）等。
在需要使遮光膜和半透光膜之间具有蚀刻选择性的情况下，只要作为遮光膜使用Cr或Cr化合物，作为半透光膜使用Si化合物或金属硅化物即可。或者，也可以相反地，作为半透光膜使用Cr化合物，作为遮光膜使用金属硅化物。
[实施例]
以下，参照图8～图10对将转印用图案形成为线条图案的光掩模的比较例1、参考例1、实施例1进行说明。
[比较例1]
图8是示出将对遮光膜（OD3以上）进行图案化而形成的线条图案作为转印图案的光掩模（二元掩模）的比较例1。此处，图8的（a）示出在本比较例1中使用的转印用图案。图8的（b）示出在对该转印用图案进行曝光时照射至形成在被转印体上的抗蚀剂膜上的透射光的光强度分布。图8的（c）示出通过本仿真得到的各评价项目值。图8的（d）示出利用比较例1的二元掩模形成的抗蚀剂图案形状。
在图8的（a）中，比较例1的二元掩模是将在未图示的透明基板上由透光部和遮光部31构成的线条图案作为转印用图案的光掩模。在比较例1中，将线条图案的间距宽度P设为7μm（线宽ML=3.5μm、空间宽度MS=3.5μm）。
此处应用的光学仿真条件如下：曝光装置的数值孔径NA为0.085，相干因数σ为0.9，照射光源是包含i线、h线、g线的宽幅光，强度比为g线：h线：i线=1：0.8：0.95。作为抗蚀剂使用酚醛类的正型抗蚀剂，将初始膜厚设为1.5μm。
并且，对于作为评价项目的对比度（Contrast），在图8的（b）中，当设最大值为Imax，设最小值为Imin时，
Contrast=（Imax－Imin）/（Imax+Imin）
另外，上述条件在以下叙述的透射辅助掩模1（参考例1、图9）、以及透射辅助掩模2（实施例1、图10）中都共通地应用。
此处，将为了在被转印体上形成线宽为2.9μm（间距宽度P为7μm）的线条图案而需要的照射光量设为照射光量Eop，以比较例1（二元掩模）的照射光量作为基准，对参考例1、实施例1进行评价。并且，关于抗蚀剂膜减少量的项目，意味着相对于在被转印体上形成的抗蚀剂膜厚（初始膜厚1.5μm）的减少量，与上述同样以比较例1作为基准，对参考例1、实施例1进行评价。
首先，根据图8的（b）、（c）以及（d）对比较例1（二元掩模）的仿真结果进行说明。透射了比较例1的二元掩模的转印用图案的透射光照射到形成于被转印体上的抗蚀剂膜上，在该抗蚀剂膜上形成如图8的（b）所示的光强度分布。由这样的光强度分布形成的抗蚀剂图案如图8的（d）所示。
并且，如图8的（c）所示，比较例1的光强度分布的峰值强度（PeakIntensity）为0.82，对比度为0.92。
[参考例1]
图9示出将对半透光膜进行图案化而形成的线条图案作为转印用图案的光掩模的参考例1（透射辅助掩模1）。与上述比较例1同样，图9的（a）示出转印用图案，图9的（b）示出照射至形成于被转印体上的抗蚀剂膜上的透射光的光强度分布，图9的（c）示出基于本仿真得到的各评价项目值。图9的（d）示出由参考例1的透射辅助掩模1形成的抗蚀剂图案形状。
在图9的（a）中，参考例1的透射辅助掩模1是将在未图示的透明基板上由透光部和半透光部21构成的线条图案作为转印用图案的光掩模。形成参考例1的半透光部21的半透光膜相对于代表波长i线的曝光光透射率为8%，相移量为45°。参考例1的线条图案的间距宽度P与上述比较例1相同。参考例1的仿真光学条件也与上述比较例1相同。
在图9的（b）、（c）以及（d）中示出参考例1的仿真结果。透射了参考例1的透射辅助掩模1的转印用图案的透射光照射到形成于被转印体上的抗蚀剂膜上，在该抗蚀剂膜上形成图9的（b）所示的光强度分布。在图9的（d）中示出由这样的光强度分布形成的抗蚀剂图案的形状。
如图9的（c）所示，在参考例1的透射辅助掩模1中，与上述比较例1相比，能够使照射光量（曝光量（DOSE量）Eop）减少大约25%。即，能够使利用曝光装置进行的扫描曝光的时间缩短25%。
另一方面，在被转印体所接受的曝光光的光强度分布中，对比度为0.74，与上述比较例1相比稍小。伴随于此，所形成的抗蚀剂图案的形状（参照图9的（d））的侧面的倾斜角（将相对于水平面呈90°的倾斜角设为最大倾斜角时的倾斜角）与上述比较例1相比变小。这意味着：在被转印体的加工工艺中，因工序变动而导致线宽的变动变大。
[实施例1]
图10示出具有基于本发明的转印用图案的光掩模的实施例1（透射辅助掩模2）。与上述比较例1同样，图10的（a）示出转印用图案，图10的（b）示出照射至形成于被转印体上的抗蚀剂膜上的透射光的光强度分布，图10的（c）示出基于本仿真得到的各评价项目值。图10的（d）示出由实施例1的透射辅助掩模2形成的抗蚀剂图案形状。
在图10的（a）中，实施例1的透射辅助掩模2是作为转印用图案具有上述的基于本发明的线条图案的光掩模。该透射辅助掩模2具有与上述比较例1相同的间距宽度P，但其线图案形成为与遮光部31的两侧边缘邻接设置有第一半透光部21A以及第二半透光部21B（利用透射率20%、相位差45°的半透光膜形成）的结构。透射辅助掩模2的线图案形成为与1.5μm的遮光部31的两侧边缘邻接地分别设置有1.0μm的第一半透光部21A以及第二半透光部21B的结构。这样的实施例1的仿真光学条件与上述比较例1相同。
在图10的（b）、（c）以及（d）中示出实施例1的仿真结果。透射了实施例1的透射辅助掩模2的转印用图案的透射光照射到形成于被转印体上的抗蚀剂膜上，在该抗蚀剂膜上形成如图10的（b）所示的光强度分布。由这样的光强度分布形成的抗蚀剂图案的形状如图10的（d）所示。
如图10的（c）所示，在实施例1的透射辅助掩模2中，与上述参考例1同样，与上述比较例1相比，能够使用于形成抗蚀剂图案所需要的照射光量（曝光量（DOSE量）Eop）削减大约26%。此外，在实施例1的透射辅助掩模2中，与上述比较例1相比，几乎没有发现光强度分布的对比度的降低。
此处，如图10的（d）所示，在实施例1的透射辅助掩模2中，与上述参考例1相比，抗蚀剂图案侧面的倾斜角变得更大，得到了提高。抗蚀剂图案的侧面的倾斜角的改善大大有助于以该抗蚀剂图案作为掩模进行的被转印体的蚀刻工序的稳定性。这是因为：因蚀刻时间、蚀刻速度的偏差而导致的、通过蚀刻形成的图案线宽的偏差变小。
并且，与具有与实施例1的光掩模相同设计的转印用图案的光掩模但没有透射辅助图案的、上述比较例1的二元掩模相比，在实施例1中，呈现大约26%的照射光量的削减效果。借助这样的照射光量的削减效果，对于本发明的光掩模，与将基于半透光膜的透射辅助图案部分置换成遮光膜而与遮光部形成为一体的情况下的光掩模（以往的二元掩模）相比较，能够形成为可以借助减少了10%以上的照射光量进行曝光的光掩模。更优选地，能够形成为可以借助减少了20%以上的照射光量进行曝光的光掩模。
对于根据上述的实施例1的仿真结果得到的本发明的光掩模的作用效果，能够按照以下方式进行说明。即，本发明的光掩模在遮光部的边缘附近设置具有用于对透光部的透射光量进行辅助的功能的透射辅助图案。根据该结构，在图10的（b）所示的透射了光掩模的透射光的光强度曲线上，能够将与透光部的中心对应的曲线的峰值位置处的透射量设为足够高的值，并且能够抑制与遮光部的中心对应的曲线的谷底位置上升。因此，光强度曲线的倾斜变大，结果，能够增大图10的（d）所示的形成于被转印体上的抗蚀剂图案的侧面形状的倾斜角（相对于光掩模面更加接近垂直）。当然认为这样的抗蚀剂图案形状的优化能够提高图案轮廓。
[实施例2]
以下，参照图11以及图12说明针对将转印用图案形成为孔图案的光掩模的比较例2、参考例2、实施例2进行的仿真。
<比较例2、参考例2、实施例2的各光掩模的结构>
首先，参照图11的（a）～（c）对比较例2、参考例2、实施例2的各光掩模的结构进行说明。图11的（a）～（c）分别示出将转印用图案形成为孔图案的光掩模的比较例2（二元掩模）、参考例2（透射辅助掩模3）、实施例2（透射辅助掩模4）的掩模图像。
在图11的（a）中，比较例2的光掩模是在未图示的透明基板上形成由遮光膜（OD3以上）构成的遮光部31，在该遮光部31的中央形成有作为透光部的正方形的孔H的二元掩模（图中的标号3）。
在图11的（b）中，参考例2的光掩模具有与上述比较例2相同设计的转印用图案，是将上述比较例2的遮光部31置换成由半透光膜构成的半透光部21而成的透射辅助掩模3（图中的标号4）。该半透光膜相对于代表波长i线的曝光光透射率为7%，相移量为45°。
在图11的（c）中，本发明的实施例2所涉及的光掩模在遮光膜图案的中央具有恒定宽度的半透光膜图案，且具有由该半透光膜图案包围透光部的孔图案。即，本发明的实施例2所涉及的光掩模是在由连续的遮光部31包围的区域中，与该遮光部31的边缘邻接地形成有恒定宽度的半透光部21的透射辅助掩模4（图中的标号5）。实施例2的半透光部21的曝光光透射率如下所述。
以上述的比较例2、实施例2、实施例2的各光掩模的结构，准备孔H的尺寸为边长4.0μm、2.5μm、2.0μm的正方形的三个种类的样品。并且，在本发明的实施例2中，将三个种类的样品的半透光部21的宽度均设为0.5μm。
此外，在实施例2中，对于孔H的尺寸为边长4.0μm以及2.5μm的样品，将其透光部21所使用的半透光膜的相对于代表波长i线的曝光光透射率设为30%，对于孔H的尺寸为边长2.0μm的样品，将其半透光膜的相对于代表波长i线的曝光光透射率设为35%。在为这样的条件时，如后述的图12所示，参考例2与实施例2的照射光量Eop大致一致。
另外，在参考例2、实施例2中使用的半透光膜的相移量相对于代表波长i线为45°。
另外，在示出本光学仿真结果的图12的图表中，在比较例2、参考例2、实施例2的各自的评价中示出三个描点曲线，该三个描点曲线分别对应于上述三个种类的样品。
<仿真条件、评价项目>
进行利用曝光装置对比较例2、参考例2、实施例2的具有孔图案的光掩模分别曝光时的光学仿真。光学仿真条件如下：曝光装置的数值孔径NA为0.085，相干因数σ为0.9，照射光源是包含i线、h线、g线的宽幅光，强度比为g线：h线：i线=1：1：1。在本光学仿真中，对图11的（d）所示的评价项目A～C进行了评价。以下，对评价项目A～C进行说明。
<<A：照射光量（曝光量（DOSE量）（Eop）>>
图11的（d）的说明图示出利用具有孔图案的光掩模形成的抗蚀剂图案的截面形状。图中的涂黑的部分是成为蚀刻掩膜的抗蚀剂图案，其间的空白部分是与孔H对应的抗蚀剂图案上的消去图案。
另外，此处，将照射光量（曝光量（DOSE量）（Eop））设为为了使光掩模的孔H的透光部宽度（CD）与由透射了孔H的曝光光形成的抗蚀剂图案上的消去图案宽度相等而需要的照射光量，并进行评价。
照射光量Eop的数值越小，则生产效率越高，或者越节省能源。
<<B：抗蚀剂倾斜角>>
本光学仿真的抗蚀剂倾斜角是图11的（d）的说明图示出的涂黑的抗蚀剂图案中的、与孔部分（消去图案）之间的边界部处的倾斜角。对于该抗蚀剂倾斜角，在水平载置被转印体时，相对于被转印体的面垂直的情况下的倾斜角（90°）最大。抗蚀剂倾斜角越大越好。抗蚀剂倾斜角越大，则能够将以该抗蚀剂图案作为蚀刻掩膜使用时的内径、宽度的变动抑制得越小。
<<C：抗蚀剂膜减少量>>
表示相对于抗蚀剂膜的初始膜厚（1.5μm）的减少量。图11的（d）的说明图示出的涂黑的抗蚀剂图案的抗蚀剂膜减少量越小越好。在干法蚀刻时抗蚀剂膜减少变得特别严重。
<仿真结果>
在图12中，针对比较例2、参考例2、实施例2的各光掩模示出上述评价项目A～C的仿真结果。图12的（a）示出照射光量，图12的（b）示出抗蚀剂倾斜角，图12的（c）示出抗蚀剂减少量。
如图12的（a）所示，对于照射光量，比较例2最大，参考例2和实施例2处于同等水平。与上述的实施例1的仿真结果同样，对于本发明的光掩模能够确认：即便在采用了孔图案的方式的情况下，与比较例2的二元掩模相比，照射光量的削减效果显著。
如图12的（b）所示，比较例2的二元掩模的抗蚀剂倾斜角最大，但实施例2的抗蚀剂倾斜角与该二元掩模相比几乎没有恶化。
如图12的（c）所示，实施例2与比较例2的二元掩模相同，抗蚀剂膜减少量几乎不发生变化（实施例2的值与比较例2的值大致重叠而进行描点）。
对以上的评价项目A～C进行综合评价，本发明的光掩模能够减少曝光所需要的照射光量，并且作为蚀刻掩膜能够形成优异形状的抗蚀剂图案。这是因为：与遮光部的边缘邻接地形成的半透光部发挥对透光部的透射光量进行辅助的功能，起到曝光装置的照射光量的削减效果。在以往难以图案化的微细图案中，实现这样的抗蚀剂图案的意义重大。
另外，在具有用于形成接触孔的孔图案的光掩模中，不仅存在可靠地形成微细的孔的需求，而且存在想要将孔截面的倾斜角控制成期望值的需求。例如，当假定在层间绝缘膜中形成布线形状的槽并埋入金属时，如果考虑到埋入的容易度，则考虑在槽高精度地形成规定的倾斜角（例如20°～60°）的情况等。在这种情况下，在本发明的实施例2的光掩模中，通过选择透光部的尺寸及透射率来控制成为蚀刻掩膜的抗蚀剂图案的倾斜角的做法是有用的，并且，也可以将形成为规定的形状的抗蚀剂图案原封不动地作为最终产品的一部分。
以上，参照多个实施方式以及实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式以及实施例。对于本发明的结构以及详细情况，能够在权利要求所记载的本发明的精神及范围内进行本领域技术人员所能够理解的各种变更。

Claims (7)

1.一种光掩模，该光掩模在透明基板上具备转印用图案，该转印用图案具有透光部、形成有曝光光的一部分透射的半透光膜的半透光部以及形成有遮光性的膜的遮光部，
所述光掩模的特征在于，
所述半透光膜相对于在所述转印用图案的转印中使用的曝光光的代表波长具有2%～60%的透射率，且具有90°以下的相移作用，
所述半透光部与所述遮光部的边缘邻接，且形成为无法由曝光装置析像的宽度。
2.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，
所述半透光部具有与所述遮光部的对置的边缘分别邻接地设置的第一半透光部以及第二半透光部，所述第一半透光部的宽度以及所述第二半透光部的宽度分别形成为无法由曝光装置析像的恒定宽度，且是彼此相等的宽度。
3.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，
所述转印用图案是线条图案，在被转印体上形成线宽或者空间宽度小于3μm的线条。
4.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，
所述半透光部在由连续的所述遮光部包围的区域中与所述遮光部的边缘邻接形成，且形成为无法由曝光装置析像的恒定宽度。
5.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，
所述转印用图案是孔图案，在被转印体上形成具有小于3μm的内径的孔。
6.一种图案转印方法，其特征在于，
使用权利要求1～5中任一项所述的光掩模，利用曝光装置将所述转印用图案转印到被转印体上。
7.一种平板显示器的制造方法，其特征在于，
在所述平板显示器的制造方法中，使用权利要求6所述的图案转印方法。
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