CN104423141A - 光掩模及其制造方法、图案转印方法和显示装置制造方法 - Google Patents
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Abstract
光掩模及其制造方法、图案转印方法和显示装置制造方法,提高细微图案的转印性。显示装置制造用光掩模通过如下方式形成,在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,其中,遮光部是依次层叠相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜而成的,相位偏移部是相位偏移膜,或者依次层叠相位偏移膜和蚀刻掩模膜而成的,透光部是使透明基板表面露出而成的,相位偏移膜由含有铬的材料构成,蚀刻掩模膜由对相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,相位偏移部与透光部具有彼此邻接的部分,而且,相位偏移部与透光部相对于光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
Description
技术领域
本发明涉及能够在显示装置的制造中形成细微的图案的显示装置制造用光掩模、该光掩模的制造方法、使用了该光掩模的图案转印方法和显示装置的制造方法。
背景技术
在专利文献1中,记载了与能够形成细微且高精度的曝光图案的相位偏移掩模的制造方法相关的发明。在该文献中,特别记载了如下内容:由于平面面板用的玻璃基板具有超过300mm的尺寸,基板的扭曲或表面粗糙度较大,容易受到焦点深度的影响。
因此,专利文献1记载了如下相位偏移掩模的制造方法:通过使透明基板上的遮光层图案化,溅射铬系材料的靶,由此,以覆盖所述遮光层的方式,在所述透明基板上形成能够对300nm以上且500nm以下的波长区域中的任意光带来180°的相位差的相位偏移层,来对所述相位偏移层进行图案化。
在专利文献2中,记载了如下特征的光掩模:其是在遮帘(ブラインド)区域中具有遮光区域和透光区域且在主区域具有反相区域和透光区域的FPD(Flat PanelDisplay:平板显示器)制造用光掩模,其中,所述遮帘区域是在透明基板上层叠遮光膜图案和反相膜而构成的,所述遮帘区域的透光区域包含依次蚀刻所述反相膜和遮光膜图案而露出的所述透明基板区域,所述主区域的透光区域包含对层叠在透明基板上的反相膜进行蚀刻而露出的所述透明基板区域,相对于相同的蚀刻物质,所述遮光膜图案的蚀刻速度快于所述反相膜的蚀刻速度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-13283号公报
专利文献2:日本特开2012-230379号公报
发明内容
当前,在液晶显示装置中,采用了VA(Vertical Alignment:垂直排列)方式或IPS(In Plane Switching:板内切换)方式等。通过采用这些方式,变得明亮、省电、高精细、高速显示且广视野角,提高了显示性能。
例如,在应用了这些方式的液晶显示装置中,在像素电极中应用了形成为线及间隔图案状的透明导电膜,为了提高液晶显示装置的显示性能,要求这样的图案进一步细微化。例如,期望使线及间隔图案的间距宽度P(线宽度L和间隔宽度S的合计)减小到6μm~5μm,更期望减小到5μm~4μm。在该情况下,往往使线宽度L、间隔宽度S中的至少任意一个小于3μm。例如,往往为L<3μm或L≤2μm,或者S<3μm或S≤2μm。
另一方面,就在液晶显示装置或EL(electroluminescence:电致发光)显示装置中使用的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,“TFT”)而言,其采用了如下结构:在构成TFT的多个图案中,在钝化(passivation)层(绝缘层)中形成的连接孔贯穿绝缘层,与位于其下层侧的连接部导通。此时,如果上层侧与下层侧的图案没有准确地定位且可靠地形成连接孔的形状,则不能保证显示装置的正确动作。而且,此处,随着显示性能的提高,也需要使设备图案高度集成化,从而要求图案的细微化。即,孔图案的直径也需要小于3μm。例如,需要直径为2.5μm以下、甚至直径为2.0μm以下的孔图案,在不远的将来,认为期望形成比此更小的、具有1.5μm以下的直径的图案。
根据这样的背景,能够应对线及间隔图案或连接孔的细微化的显示装置制造用光掩模的需求在提高。
在半导体(LSI等)制造用光掩模的领域中,存在如下发展过程:为了得到分辨率,开发出了具有高NA(Numerical Aperture:数值孔径)(例如0.2以上)的光学系统和利用相位偏移作用的相位偏移掩模。相位偏移掩模在单一波长且波长较短的光源(KrF或ArF的准分子激光器等)中使用。由此,能够应对各种元件等的高度集成化和与其相应的光掩模的图案的细微化。
另一方面,在显示装置制造用的光刻(lithography)领域中,通常不应用上述那样的方法来提高分辨率或增大焦点深度。作为其原因,可举出:在显示装置中要求的图案的集成度或细微度还不到半导体制造领域的程度。实际上,在显示装置制造用的曝光装置(通常,作为LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)曝光装置或液晶曝光装置等而被知晓)中搭载的光学系统或光源中,与半导体制造用不同,与分辨率或焦点深度相比,重视生产效率(例如,扩大光源的波长范围,得到较大的照射光量,缩短生产节奏等)。
在使光掩模的转印用图案细微化时,难以实施将其准确地转印到被转印体(希望进行蚀刻加工的薄膜等,也称作被加工体)的工序。这是因为,在显示装置的制造中的转印工序中,实际使用的上述曝光装置的解析极限为3μm左右,但是如上所述,在显示装置所需的转印用图案中,CD(Critical Dimension,线宽)已经接近该数值,或者需要设为低于该数值的尺寸。
此外,由于显示装置制造用掩模的面积大于半导体制造用掩模,在实际生产中,很难在面内均匀地转印具有小于3μm的CD的转印用图案。
这样,如果使用现有的显示装置制造用掩模,则难以转印小于3μm的CD这样的细微的图案,因此,考虑将此前出于制造半导体装置的目的而开发出的、用于提高分辨率的各种方法应用于显示装置制造领域。
但是,在显示装置制造中直接应用上述方法的话,存在几个问题。例如,要转换到具有高NA(开口数)的高分辨率曝光装置,需要较大的投资,使得与显示装置的价格之间的匹配性出现矛盾。或者,关于曝光波长的变更(在单一波长下,使用ArF准分子激光的短波长),存在难以应用于具有较大面积的显示装置、制造节奏容易延长的问题,此外,在需要相当的投资这点上也存在问题。
因此,如果能够通过在具有显示装置制造用光掩模的转印用图案上想办法,来提高细微图案的转印性,则具有极重要的意义。
本发明主旨如下。
<1>:一种显示装置制造用光掩模,其通过如下方式形成:在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,由此形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,其中,
所述遮光部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜而成的,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜,或者形成所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述透光部是使所述透明基板的表面露出而成的,
所述相位偏移膜由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜由对所述相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部与所述透光部具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部与所述透光部对于所述光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
<2>:<1>所述的显示装置制造用光掩模的特征在于,所述转印用图案包含线及间隔图案,所述线及间隔图案的线图案具有:一定宽度的遮光部;以及与所述一定宽度的遮光部的两侧邻接的一定宽度的相位偏移部。
<3>:<1>所述的显示装置制造用光掩模的特征在于,所述转印用图案包含孔图案,所述孔图案具有规定直径的透光部、围着所述透光部的一定宽度的相位偏移部和围着所述相位偏移部的遮光部。
<4>:<1>~<3>中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模的特征在于,所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜而成的,所述相位偏移膜对于所述曝光光的代表波长进行大致180度的相位偏移。
<5>:<1>~<3>中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模的特征在于,所述相位偏移部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述相位偏移膜与所述蚀刻掩模膜的层叠对于所述曝光光的代表波长进行大致180度的相位偏移。
<6>:在<1>~<5>中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模中,在所述转印用图案中包含的、所述透光部与所述相位偏移部彼此邻接的部分,所述相位偏移膜的被蚀刻面露出,
在所述邻接的部分的截面中,与所述相位偏移膜的上表面、下表面和被蚀刻面分别对应的上边、下边和侧边满足下述条件(A)和(B)。
(A)将所述上边与所述侧边的接点以及所述上表面之下所述相位偏移膜的膜厚的3分之2的高度的位置处的所述侧边的位置连接而成的直线与所述上边所成的角度在85度~120度的范围内,并且,
(B)第1假想线与第2假想线之间的宽度为所述膜厚的2分之1以下,其中,所述第1假想线通过所述上边与所述侧边的接点且与所述透明基板的主表面垂直,所述第2假想线通过所述下表面之上所述膜厚的10分之1的高度的位置处的所述侧边的位置且与所述透明基板的所述主表面垂直。
<7>一种显示装置制造用光掩模的制造方法,所述显示装置制造用光掩模通过如下方式形成:在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,由此形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,其中,
所述遮光部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜而成的,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜,或者形成所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述透光部是使所述透明基板的表面露出而成的,
该显示装置制造用光掩模的制造方法的特征在于,具有如下工序:
准备如下光掩模坯:在所述透明基板上,依次层叠了相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜,进而形成了第1光致抗蚀剂膜;以及
对所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜分别进行规定的图案化,由此形成转印用图案,
在所述相位偏移膜的图案化中,包含如下工序:将图案化后的所述蚀刻掩模膜作为掩模,对所述相位偏移膜进行湿式蚀刻,
所述相位偏移膜由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜由对所述相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部与所述透光部具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部与所述透光部对于所述光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
<8>:一种图案转印方法,其包含如下工序:准备<1>~<3>中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模;以及
使用照射包含i线、h线、g线的曝光光的显示装置制造用曝光装置,对所述光掩模具有的转印用图案进行曝光,将所述转印用图案转印到被转印体上。
<9>:一种显示装置的制造方法,其包含如下工序:准备<1>~<3>中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模;以及
使用照射包含i线、h线、g线的曝光光的显示装置制造用曝光装置,对所述光掩模具有的转印用图案进行曝光,将所述转印用图案转印到被转印体上。
根据本发明,提供一种在显示装置的制造中能够如设计那样形成细微图案的显示装置制造用光掩模、该光掩模的制造方法、使用了该光掩模的图案转印方法和显示装置的制造方法。
附图说明
图1是对由相位偏移膜图案的截面形状的不同而引起的相位偏移效果的差异进行的仿真中的、线及间隔图案的相位偏移掩模的俯视示意图(图1的(a))、其局部截面示意图(图1的(b))、其它形状的相位偏移掩模的截面示意图(图1的(c))以及用于比较的二进制掩模的截面示意图(图1的(d))。
图2是示出使用在仿真中用到的3种光掩模进行曝光时,在被转印体上形成的光强度分布曲线的图。
图3是在本发明的光掩模的制造中准备的光掩模坯的截面示意图。
图4是第1方式的本发明的光掩模(图4的(a))的截面图(下侧)和对应的俯视图(上侧)、以及第2方式的本发明的光掩模(图4的(b))的截面图(下侧)和对应的俯视图(上侧)。
图5是转印用图案为孔图案的方式下的、第1方式的本发明的光掩模(图5的(a))的俯视图和截面图以及第2方式的本发明的光掩模(图5的(b))的俯视图和截面图。
图6是用于说明图案化的相位偏移膜的被蚀刻面(侧面)形状的图。
图7是示出第1方式和第2方式中的本发明的光掩模的制造方法的例子的图。
图8是示出第1方式和第2方式中的本发明的光掩模的制造方法的例子的图。
图9是示出利用侧蚀的第1方式的本发明的光掩模的制造方法的例子的图。
图10是示出在以抗蚀剂图案为掩模来进行湿式蚀刻的情况下得到的相位偏移膜图案的截面的参考图。
标号说明
2a、2b、2c线图案;3a、3b、3c间隔图案;10a、10b光掩模;11透明基板;12相位偏移膜;12a相位偏移膜图案;13蚀刻掩模膜;13a蚀刻掩模膜图案;14遮光膜;14a遮光膜图案;15遮光部;16相位偏移部;17透光部;18第1光致抗蚀剂膜;18a第1抗蚀剂图案;19第2光致抗蚀剂膜;19a第2抗蚀剂图案;101透明玻璃基板;102相位偏移膜图案;103抗蚀剂图案
具体实施方式
在光刻工序中,为了可靠地转印细微的图案,通过使用了光掩模的曝光工序而对被转印体上的抗蚀剂膜施加的光强度分布很重要。即,如果提高光强度分布曲线的对比度、提高在被转印体上形成的抗蚀剂图案的轮廓,则能够使用该抗蚀剂图案来更精细地进行显示装置基板等被转印体的蚀刻加工。在显示装置用光掩模中,面积通常较大(一个边为300mm以上),能够均匀地在整个面内进行图案化、进而能够控制面内的CD的均匀性很重要,因此,曝光光形成的光强度分布曲线的形状特别重要。
在上述专利文献1和2中,记载了如下内容:为了进行细微且高精度的图案形成、或者为了得到高分辨率,使用具有相位偏移层(或反相层)的光掩模。
根据专利文献1,在透明基板上,由铬系材料等形成遮光膜,将遮光膜蚀刻成规定的形状,然后,以将其覆盖的方式形成铬系材料的相位偏移层,以在该相位偏移层上形成的光致抗蚀剂的抗蚀剂图案为掩模,进行相位偏移层的图案化。此外。在专利文献2中,通过对在含有铬的遮光膜图案上形成的含有铬的反相膜进行蚀刻,由此形成光掩模。
此处,在以抗蚀剂图案为掩模来对相位偏移层(或者反相膜)进行蚀刻时,对该抗蚀剂图案期待相位偏移膜被忠实地进行图案化。但是,在应用湿式蚀刻时,本发明人发现存在如下问题。
例如,图10示出在为了对含有铬的相位偏移膜(以下,也称作铬系相位偏移膜)进行期望的图案化而以抗蚀剂图案为掩模来进行湿式蚀刻的情况下得到的相位偏移膜图案的截面。图10是示出以正性光致抗蚀剂的抗蚀剂图案103为掩模,对在透明玻璃基板101上形成的由CrOCN构成的相位偏移膜进行蚀刻而得到的相位偏移膜图案102的截面的参考图。
如图10所明示的,可观察到如下现象:与蚀刻液接触的相位偏移膜(PS膜)图案102的截面不垂直于透明玻璃基板101表面,而成为大幅倾斜的形状(以下,也称作梯形形状)。其被认为是由于:相位偏移膜图案102与抗蚀剂图案103的界面之间的贴合性不充分,蚀刻液浸入此处,由此,与下表面侧(玻璃基板侧)相比,在膜的上表面侧更大地进行蚀刻(在图10中,朝右方向的蚀刻)。
因此,在曝光光透过的透光部与希望对曝光部遮光的遮光部的边界,具有相位偏移效果的光掩模(相位偏移掩模)主要在半导体制造领域中被较多地采用,其中,为了通过利用透射光的反相来提高转印像的对比度、提高焦点深度,使所述光掩模具有相位偏移效果。在这些相位偏移掩模中,已知使用了对曝光光(例如,KrF或ArF的准分子激光)的透射率为5%~10%左右、且使该曝光光的相位偏移大致180度的相位偏移膜。
不过,在该领域中使用的光掩模(相位偏移掩模)大致是应用干式蚀刻而制造出,因此,因采用上述湿式蚀刻而产生的问题不明显。但是,如上所述,在显示装置制造用光掩模中,其尺寸较大(使用一个边为300mm以上(通常为1800mm以下)的方形基板),此外,其尺寸存在多种类型,因此,与应用干式蚀刻相比,应用湿式蚀刻较为有利。
另一方面,以往,在显示装置制造用光掩模中使用了具有转印用图案的多层次光掩模,其中,所述转印用图案除了具有遮光部、透光部以外,还具有使曝光光部分地透过的半透光部。该光掩模通过使透光部、遮光部、半透光部的光透射率彼此不同(遮光部的光透射率实质为零),来在被转印体上形成的抗蚀剂图案形状中形成立体的阶梯差,通过利用该特点,减少了对被转印体进行加工时的工序数。
该多层次光掩模中的半透光部有的是通过在透明基板上形成半透光膜(具有使曝光光透过20%~80%左右的透射率的膜)而作成的。
不过,在制造这样的多层次光掩模时,在半透光部与透光部的边界处,透过半透光部与透过透光部的曝光光之间的相位差不会是180度左右。如果透过半透光部的曝光光与透过透光部的曝光光之间的相位差设为接近180度的相位差,则会在半透光部与透光部的边界部分实质产生遮光性的线图案,从而产生希望得到的抗蚀剂图案的立体形状不能得到这样的问题。
即,以往,在显示装置制造用光掩模中,因半透光性的膜的截面相对于基板表面倾斜而带来的问题不明显。
本发明人通过使光掩模中的相位偏移膜的被蚀刻截面形成与基板表面不垂直而为倾斜的截面形状,来进行在该光掩模的转印性中会出现怎样的影响的仿真。即,在光掩模的转印用图案的透光部与相位偏移部的边界,使分别透过透光部与相位偏移部的曝光光的相位反转而彼此发生干涉,由此研究所得到的相位偏移效果会随着相位偏移膜的被蚀刻截面形状怎样进行变化。
<仿真结果>
在说明本发明的实施方式之前,使用所述仿真的结果,对由相位偏移膜图案的截面形状的不同导致的相位偏移效果的差异进行说明。
仿真是应用了显示装置制造用曝光装置具有的光学条件来进行的。其是以如下曝光条件进行的:光学系统的开口数(NA)为0.085,复制透镜系数(σ)为0.9,曝光光包含g线、h线、i线的宽波长光(g线:h线:i线的强度比=0.95:0.8:1.0)。
本仿真是针对以下三种情况进行的:具有边缘部分的截面形状与基板表面垂直的相位偏移膜图案的相位偏移掩模(PSM(A));对边缘部分的截面形状为梯形形状的、图10的相位偏移膜图案进行模型化而得到的相位偏移掩模(PSMTP(A));以及二进制掩模(Bin)。图1的(b)~图1的(d)示出各掩模截面的示意图。
此外,图1的(a)是在本仿真中使用的线及间隔图案的俯视示意图,其示出PSM(A)中的线及间隔图案的一部分。图1的(b)是示出具有该线及间隔图案的相位偏移掩模的一部分截面的图。
如图1的(b)所示,相位偏移掩模PSM(A)在透明基板11上形成有相位偏移膜图案12a,在其上形成有蚀刻掩模膜图案13a,进而,在其上形成有遮光膜图案14a。在其俯视图(即图1的(a))中,遮光膜图案14a的部分为遮光部15,相位偏移膜图案12a的一部分未被遮光膜图案14a覆盖而露出的部分为相位偏移部16,进而,透明基板11的在其上没有进行任何层叠而露出的部分构成透光部17。
相位偏移掩模PSM(A)由线宽度L为2.0μm、间隔宽度S为2.0μm(间距P为4.0μm)的线及间隔图案构成,线图案2a在宽度为1.0μm的遮光部15的两侧的边缘分别具有宽度为0.5μm的相位偏移部16。线图案2b、2c也相同。间隔图案3a、3b、3c是透明基板11露出而形成的透光部17。
此处,遮光部15是在透明基板11上至少形成遮光膜图案14a而成的部分,其曝光光透射率实质为零。相位偏移部16是在透明基板11上形成光透射率为6%(对i线)的相位偏移膜图案12a而成的部分(除了被遮光膜图案14a覆盖的部分)。相位偏移部16和透光部17相对于曝光光的相位差为180度(对i线)。
接下来,图1的(c)所示的相位偏移掩模PSMTP(A)也由线宽度L为2.0μm、间隔宽度S为2.0μm的线及间隔图案构成,线图案在1.0μm的遮光部的两侧的边缘分别具有宽度为0.5μm的相位偏移部。间隔图案由使透明基板露出的透光部构成。其中,在相位偏移部中,在透明基板上形成的相位偏移膜的膜厚从遮光部侧朝透光部侧(线图案的宽度方向)以10个台阶的方式逐渐缩小。即,在相位偏移部中距遮光部最近处,曝光光透射率为6%(对i线),与透光部的相位差为180度(对i线),与此相对,在相位偏移部中距透光部最近处,曝光光透射率为57.5%(对i线),与透光部的相位差(对i线)为20.19度。
接下来,图1的(d)所示的二进制掩模(Bin)由线宽度L为2.0μm、间隔宽度S为2.0μm的线及间隔图案构成,线部由在透明基板上形成有遮光膜的遮光部构成,透光部由透明基板表面露出的部分构成。
图2示出在使用上述相位偏移掩模PSM(A)、相位偏移掩模PSMTP(A)、二进制掩模Bin进行曝光时,在被转印体上形成的光强度分布曲线。在图2中,在设线图案2a的中心为零位置、设曝光光透射率为100%时,光强度为1.0。在设光强度分布曲线的最大值(最大光强度)为Imax、设最小值(最小光强度)为Imin时,可以计算(Imax-Imin)/(Imax+Imin)来作为对比度。
下述表1示出了针对上述PSM(A)、PSMTP(A)、Bin的各掩模的最大光强度Imax、最小光强度Imin和对比度的数量值。
[表1]
PSM(A) | PSMTP(A) | Bin | |
对比度 | 0.67273 | 0.58359 | 0.60114 |
最大光强度 | 0.43198 | 0.53064 | 0.49192 |
最小光强度 | 0.084520.139 | 54 | 0.12254 |
根据这些结果可知,与相位偏移膜图案的边缘截面为梯形形状的相位偏移掩模(PSMTP(A))以及二进制掩模(Bin)的情况相比,在相位偏移膜图案的边缘截面没有形成梯形(截面形状垂直于基板面)的相位偏移掩模(PSM(A))中,对比度较高。
如上述表1所示,使用相位偏移掩模PSM(A)的情况下的对比度为0.67273,但是,根据本发明人的研究,期望得到0.65以上的对比度。此外,作为光强度的最小值Imin,期望得到0.1以下的值。
此外,在相位偏移掩模PSMTP(A)中,对比度低于二进制掩模Bin。由于相位偏移掩模PSMTP(A)的相位偏移膜图案的边缘部分为梯形形状,因此,随着接近透光部,透射率变高,且与透光部的相位差变小。因此,在相位偏移部与透光部的边界,反相的光的干涉带来的对比度提高效果下降。
这意味着,在被转印体上形成的光强度分布的对比度劣化,即,在此处形成的抗蚀剂图案的轮廓(抗蚀剂截面形状)劣化。
根据以上说明可知,通过使相位偏移膜图案的边缘部分的截面与基板表面接近垂直,提高了透光部与相位偏移部的边界处的反相的光的干涉带来的对比度提高效果。
接下来,对抑止相位偏移部与透光部的边界处的相位偏移膜图案的边缘倾斜的方法进行研究。
湿式蚀刻中的蚀刻液对抗蚀剂膜(由感光性树脂组成物形成)与铬系相位偏移膜的界面处的浸入是因铬系相位偏移膜与抗蚀剂膜之间的贴合性不充分而引起的。这不仅使上述相位偏移膜图案的被蚀刻截面的形状劣化(倾斜)、从而使该部分的光强度的对比度劣化,也导致相位偏移部的CD(线宽)控制变得困难。
换言之,通过改善相位偏移膜图案的被蚀刻截面形状,能够提高图案的CD精度。这使得能够生产出能够转印细微图案的显示装置用光掩模,也有利于用其制造出的显示装置的稳定的高成品率。
[本发明的显示装置制造用光掩模]
本发明的显示装置制造用光掩模(以下,也称作本发明的光掩模)通过如下方式形成:在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,其中,
所述遮光部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜而成的,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜,或者形成所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述透光部是使所述透明基板表面露出而成的,
所述相位偏移膜由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜由对所述相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部与所述透光部具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部与所述透光部相对于所述光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
参照图3,准备在透明基板11上依次形成相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14而得到的光掩模坯,使用该光掩模坯可以制造本发明的光掩模。不过,在不妨碍本发明效果的范围内,可以在这些膜之间、或者在任意一个膜与透明基板11之间夹设其它膜。
而且,本发明的光掩模在该透明基板11上具有转印用图案,该转印用图案是根据规定的图案设计,利用湿式蚀刻对相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14分别进行图案化而形成的。
本发明的光掩模的代表结构是在上述仿真中使用的、图1的(b)所示的相位偏移掩模PSM(A)(此外,图1的(b)示出光掩模的一部分)。
在该光掩模的俯视图(在图1的(a))中,遮光膜图案14a和与其对应的蚀刻掩模膜图案13a以及相位偏移膜图案12a的层叠部分构成遮光部15。
此外,在俯视时,相位偏移膜图案12a的未被遮光膜图案14a覆盖而露出的部分(在俯视时,可观察到相位偏移膜图案12a的部分)构成了相位偏移部16。
此外,透明基板11的露出部分(在俯视中,可观察到透明基板11的部分)构成透光部17。该透光部17和所述相位偏移部16具有彼此邻接的部分。
透过相位偏移部16的曝光光相对于透过透光部的曝光光,其相位偏移大致180度,在所述邻接的部分与透过透光部17的曝光光彼此干涉。由此,该部分的光的对比度提高,曝光光的强度曲线的边缘的形状变得更加鲜明。由此,本发明的光掩模能够应对近年来所要求的显示装置制造中的细微的图案。
这样的本发明的光掩模只要具有上述结构即可,没有特别限定,以下,对本发明的光掩模的代表实施方式进行说明。
<第1光掩模>
图4的(a)下侧示出第1方式的本发明的光掩模的截面图。例如,如图3所示,该光掩模10a可以以如下方式来制造:准备在透明基板11上依次形成相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13、遮光膜14和第1光致抗蚀剂膜18而得到的光掩模坯,对所述相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14进行图案化。
该光掩模10a是通过如下方式形成的显示装置制造用光掩模10a:
在透明基板11上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14进行图案化,由此形成包含遮光部15、相位偏移部16和透光部17的转印用图案,其中,
所述遮光部15是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜12、所述蚀刻掩模膜13和所述遮光膜14而成的,
所述相位偏移部16是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜12而成的,
所述透光部17是使所述透明基板11表面露出而成的,
所述相位偏移膜12由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜13由对所述相位偏移膜12的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部16与所述透光部17具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部16与所述透光部17相对于所述光掩模10a曝光光的代表波長,具有大致180度的位相差。
即,图4的(a)的上侧的图是第1光掩模10a的俯视图,在从上方观察光掩模10a的情况下,观察到图案化的遮光膜14(即遮光膜图案14a)的部分构成遮光部15,观察到图案化的相位偏移膜12(即相位偏移膜图案12a)的部分构成相位偏移部16,透明基板11露出而未被相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14中的任意一个覆盖的部分构成透光部17。
第1光掩模10a的结构可以如下来构成。
(透明基板11)
关于透明基板11的材料,只要是对所使用的曝光光具有透光性的材料即可,没有特别限制。作为透明基板11的材料,例如,可举出合成石英玻璃、钠钙玻璃、无碱玻璃。
(相位偏移膜12)
本发明中的相位偏移膜12使曝光光的一部分透过,因此,可称作半透光性的膜。此外,相位偏移膜12还具有使曝光光的相位偏移规定量的作用。
本发明中的相位偏移膜12由含有铬的材料构成。相位偏移膜12例如优选含有铬的氧化物(CrOx)、氮化物(CrNx)、碳化物(CrCx)、氧化氮化物(CrOxNy)、氮化碳化物(CrCxNy)、氧化碳化物(CrOxCy)、氧化氮化碳化物(CrOxNyCz)、铬的氟化物(CrFx)中的任意一种。
为了得到后述的光学物性,相位偏移膜12优选为铬原子少于50%的、含铬的膜。
此外,相位偏移膜的膜厚优选为
可以对上述相位偏移膜12的湿式蚀刻使用公知的蚀刻液,例如,可以使用硝酸铈铵(硝酸第2セリウムアンモニウム)和过氯酸的混合水溶液。
在第1光掩模10a中,相位偏移膜12的曝光光透射率可以设为2%~15%,更优选设为3%~8%。此处曝光光是通常在LCD曝光装置中采用的光源,可以采用包含i线、h线、g线中的任意一个的光,更优选使用包含它们全部的光。在本申请中,以上述中的任意一个为代表波长,将透射率或相位差(或相位偏移量)定义为曝光光透射率。
此外,在第1光掩模10a中,设相位偏移膜12具有的曝光光(作为代表波长,例如i线)的相位偏移量为大致180度。此处,大致180度可以设为160度~200度,优选设为170度~190度。
此外,波长为365nm(i线)~436nm(g线)的曝光光中的相位偏移量的变动范围优选为40度以内,更优选为30度以内。所述变动范围处于这样的范围,因此,充分得到使代表波长的曝光光的相位偏移量为大致180度的效果。
(蚀刻掩模膜13)
重要的是,本发明中的蚀刻掩模膜13由与相位偏移膜12之间的贴合性较高且与相位偏移膜12具有蚀刻选择性的材料形成。即,蚀刻掩模膜13对所述相位偏移膜12的蚀刻液具有耐蚀刻性。
作为本发明中的蚀刻掩模膜13的材料,例如可举出包含铝(A1)、钴(Co)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、锆(Zr)、镁(Mg)、铜(Cu)、钇(Y)、硫(S)、铟(ln)、锡(Sn)、钽(Ta)、铪(Hf)、铌(Nb)、硅(Si)中的任意一种以上的物质的材料。
具体而言,作为所述材料,可举出所述物质的氮化物、氧化物、碳化物、氧化氮化物、碳化氮化物、氧化碳化物、氧化碳化氮化物。
在它们之中,作为蚀刻掩模膜13的材料,优选使用含钼(Mo)、硅(Si)、钽(Ta)、铪(Hf)、铝(AI)、钛(Ti)的材料。
作为蚀刻掩模膜13的材料,例如在使用含钛的材料的情况下,可举出钛氧化物、钛氮化物、钛氮氧化物。在该情况下,作为用于蚀刻去除蚀刻掩模膜13的蚀刻液,可以使用氧化钾、过氧化氢的混合水溶液。
此外,作为蚀刻掩模膜13的材料,可以是含有金属硅化物的材料、即含有金属和硅的材料。作为所述金属,可举出钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)等跃迁金属。此外,关于金属硅化物,例如可以是金属硅化物的氮化物、金属硅化物的氧化物、金属硅化物的碳化物、金属硅化物的氧化氮化物、金属硅化物的碳化氮化物、金属硅化物的氧化碳化物、或者金属硅化物的氧化碳化氮化物。
具体而言,作为蚀刻掩模膜13的材料,可举出硅化钼(MoSi)的氮化物、氧化物、碳化物、氧化氮化物、碳化氮化物、氧化碳化物和氧化碳化氮化物、硅化坦(TaSi)的氮化物、氧化物、碳化物、氧化氮化物、碳化氮化物、氧化碳化物和氧化碳化氮化物、硅化钛(WSi)的氮化物、氧化物、碳化物、氧化氮化物、碳化氮化物、氧化碳化物和氧化碳化氮化物、和硅化钛(TiSi)的氮化物、氧化物、碳化物、氧化氮化物、碳化氮化物、氧化碳化物和氧化碳化氮化物。
如上所述,作为蚀刻掩模膜13的形成材料,可以使用含有金属硅化物的材料,此外,如以上所例举的那样,也可以使用不含金属硅化物的材料。
蚀刻掩模膜13的膜厚可以设为更优选设为
蚀刻掩模膜13优选接触地层叠在上述相位偏移膜12上。相位偏移膜12与蚀刻掩模膜13之间的贴合性高于现有结构中的相位偏移膜与光致抗蚀剂膜之间的贴合性,难以产生蚀刻液的浸入。
因此,在利用湿式蚀刻对相位偏移膜12进行图案化时,能够使作为其侧面的被蚀刻面与透明基板11表面接近垂直。由此,能够使在相位偏移部16与透光部17的边界(邻接部分)产生的、反相的光的干涉充分产生,提高光透过强度的对比度。这有利于分辨率和焦点深度,具有在面内均匀地产生最终制品(显示装置)的CD(线宽)控制的效果。
在第1光掩模10a中,蚀刻掩模膜13的曝光光透射率没有特别限制。例如,在相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13以及遮光膜14的层叠状态下,遮光部15具有充分的遮光性即可。
此外,蚀刻掩模膜13具有的曝光光的相位偏移量也没有限制。因此,在第1光掩模中,蚀刻掩模膜13的材料或膜厚的选择自由度大,这是有利的。
(遮光膜14)
优选的是,遮光膜14在与相位偏移膜12和蚀刻掩模膜13的层叠状态下,具有充分的遮光性(光学浓度OD3以上)。更优选的是,遮光膜14为单膜且具有相同的遮光性。此外,遮光膜14与蚀刻掩模膜13优选具有蚀刻选择性。即,期望的是,蚀刻掩模膜13对遮光膜14的蚀刻液具有耐性。
作为遮光膜14的材料,优选使用含Cr的材料。关于遮光膜14的材料,除了含有铬以外,例如优选含有铬的氧化物(CrOx)、氮化物(CrNx)、碳化物(CrCx)、氧化氮化物(CrOxNy)、氮化碳化物(CrCxNy)、氧化碳化物(CrOxCy)、氧化氮化碳化物(CrOxNyCz)中的任意一种。此外,遮光膜14的材料可以是铬的碳化物、铬的氮化碳化物、铬的氧化碳化物、或者铬的氧化氮化碳化物中的任意一种。
另外,在对蚀刻掩模膜13使用了含钽(Ta)的材料的情况下,可以使用硅化钼作为遮光膜14的材料。
遮光膜14可以在其表面设置反射防止层。在该情况下,反射防止层可以是铬氧化物、铬氮化物和铬氮氧化物中的任意一种。
遮光膜14的膜厚可以设为更优选为更加优选为
作为遮光膜14的蚀刻液,可以没有特别限制地使用现有公知的蚀刻液,在遮光膜14是由含有铬的材料形成的情况下,在遮光膜14中使用的蚀刻液与在上述相位偏移膜12中叙述的蚀刻液相同。
第1光掩模10a可以将向表面露出的整个面设为铬系的膜,因此,提高了耐腐蚀性,这是有利的。
<第2光掩模>
接下来,图4的(b)的下侧示出第2方式的光掩模的截面图。该第2光掩模10b也可以与第1光掩模10a同样地,例如,准备图3所示的光掩模坯,通过对所述相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14进行图案化来进行制造。
该光掩模10b是通过如下方式形成的显示装置制造用光掩模:
在透明基板11上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14进行图案化,由此形成包含遮光部15、相位偏移部16和透光部17的转印用图案,其中,
所述遮光部15是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜12、所述蚀刻掩模膜13和所述遮光膜14而成的,
所述相位偏移部16是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜12和所述蚀刻掩模膜13而成的,
所述透光部17是使所述透明基板11表面露出而成的,
所述相位偏移膜12由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜13由对所述相位偏移膜12的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部16与所述透光部17具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部16与所述透光部17相对于所述光掩模10b的曝光光的代表波長,具有大致180度的位相差。
即,图4的(b)的上侧的图是第2光掩模10b的俯视图。在图4的(b)中,在从上方观察光掩模10b的情况下,观察到图案化的遮光膜14(即遮光膜图案14a)的部分构成遮光部15。此外,观察到图案化的蚀刻掩模膜13(即蚀刻掩模膜图案13a)的部分(在其下方,存在图案化的相位偏移膜12(即相位偏移膜图案12a))构成相位偏移部16。此外,透明基板11露出而未被相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14中的任意一个覆盖的部分构成透光部17。
此处,第2光掩模10b与第1光掩模10a的不同之处在于相位偏移部16的结构。即,在透明基板11上图案化的相位偏移膜12与蚀刻掩模膜13在层叠的状态下起到相位偏移部16的功能。因此,在该层叠状态下,相位偏移部16与透光部17之间的相位差(对代表波长)为大致180度。
所述相位偏移膜12单体的相位偏移量优选为160°~200°。此时,蚀刻掩模膜13的相位偏移量优选为1°~50°。
此外,在所述层叠中,波长365nm(i线)~436nm(g线)的曝光光中的相位偏移量的变动幅度优选为40度以内,更优选为30度以内。所述变动幅度处于这样的范围,因此,充分得到对曝光光的代表波长的反相效果。
关于曝光光透射率,在所述相位偏移部16的层叠状态下为2%~15%,优选为3%~8%(对代表波长)。
相位偏移膜12单体的曝光光透射率优选为3%~20%。此外,蚀刻掩模膜13单体的曝光光透射率优选为70%~99%。
相位偏移部16的结构除了上述点以外,可以与第1光掩模10a相同。
关于第1、第2中的任意一个光掩模中的各结构膜,作为成膜方法,可以采用溅射法、离子镀法或蒸镀法等,但是,在提高两个膜的界面贴合性方面,优选为溅射法。
以上说明的本发明的光掩模的用途没有特别限制。例如,作为转印用图案,可以适当地应用于形成显示装置的像素电极等的、包含线及间隔图案的光掩模。
该线及间隔图案的线图案优选具有一定宽度的遮光部以及与所述一定宽度的遮光部的两侧邻接的一定宽度的相位偏移部。
在图1中使用的仿真模型中,设为线宽度L=间隔宽度S,相位偏移掩模PSM(A)和PSMTP(A)的与遮光部的两边缘邻接的各相位偏移部的宽度(设为边缘宽度R)为R=1/4L。但是,本发明不限于此。
例如,在4≤间距宽度P<6(μm)、且L≥1.5(μm)、S≤3.5(μm)的情况下,本发明效果较好。
例如,在相位偏移掩模PSM(A)那样的、具有相位偏移部16的边缘的、且间距宽度P<6(μm)的细微的线及间隔图案中,出于防止光掩模制造过程中的抗蚀剂图案脱离的观点,由(L-R)表示的遮光部15的宽度优选为0.6μm以上。
此外,根据本发明人的研究,在重视转印时的对比度大小的情况下,在P<6(μm)的细微的线及间隔图案中,优选为L≥S,其在P<5(μm)的情况下更加显著。此时,更优选为R≥0.8(μm)。
此外,如图5所示,转印用图案可以应用于包含形成连接孔的孔图案的图案。作为孔图案,包括以一定的规则性(间距)来排列多个连接孔的图案。
例如,孔图案具有规定直径的透光部17、围着所述透光部17一定宽度的相位偏移部16和围着所述相位偏移部16的遮光部15(参照图5的(a)、图5的(b))。
此处,由透光部17构成的孔径(在正方形的情况下为1个边的长度,在长方形的情况下为短边的长度,在圆的情况下为直径)可以设为1.5~5(μm),相位偏移部16的宽度(边缘宽度R)可以设为0.3≤R≤1.5(μm)。
本发明的光掩模除了具有透光部17、相位偏移部16以外,还具有遮光部15。这起到相位偏移部16的光的反转、干涉作用,并且有利于进一步提高透过光的光强度分布的对比度。
另一方面,在光掩模上,可以在转印用图案的区域外形成遮光膜而成为遮光部。由此,能够使定位标记等的标记图案的读取精度维持较高。即,由于可以通过透光部与遮光部的组合来形成标记部分,因此对比度高。
<被蚀刻面形状>
本发明的光掩模或通过后述的本发明的制造方法制造出的光掩模可以设为如下结构。
在显示装置制造用光掩模中,在所述转印用图案中包含的所述透光部17与所述相位偏移部16彼此邻接的部分中,使所述相位偏移膜12的被蚀刻面露出,在所述邻接的部分的截面中,与所述相位偏移膜12的上表面、下表面和被蚀刻面(侧面)分别对应的上边、下边和侧边满足如下条件。
(A)将所述上边和所述侧边的接点与从所述上表面向下所述相位偏移膜12的膜厚的3分之2的高度的位置处的所述侧边的位置连接而成的直线与所述上边所成的角度在85度~120度的范围内,而且,
(B)第1假想线与第2假想线之间的宽度为所述膜厚的2分之1以下,其中,第1假想线通过所述上边与所述侧边的接点且与所述透明基板11的主表面垂直,第2假想线通过从所述下表面向上所述膜厚的10分之1的高度的位置处的所述侧边的位置且与所述透明基板11的所述主表面垂直。
图6的(a)和图6的(b)是用于说明在本发明的光掩模中,透光部17与相位偏移部16彼此邻接的部分中的图案化的相位偏移膜12的被蚀刻面(侧面)形状的附图。此处,看到相位偏移膜12的被蚀刻面露出的状态下的截面。即,在图6的(a)和图6的(b)中,标记为PS的层是图案化的相位偏移膜12,标记为QZ的层是透明基板11。
此处,在所述邻接的部分的截面中,与所述相位偏移膜12的上表面、下表面和被蚀刻面分别对应的上边、下边和侧边,满足上述两个条件(A)和(B)。
即,邻接的部分的截面由与相位偏移膜12的上表面、下表面和被蚀刻面分别对应的上边、下边和侧边23构成。在图6中,辅助线21表示与相位偏移膜12的上表面对应的上边的位置,辅助线22表示与相位偏移膜12的下表面对应的下边的位置。辅助线24表示从相位偏移膜12的上表面向下膜厚的3分之2的高度的位置。在该情况下,参照图6的(a),将上边和侧边23的接点26与从上表面向下膜厚(T)的3分之2的高度的位置处的侧边的位置27连接而成的直线与上边所成的角度θ(也称作侧面角)在85度~120度的范围内。
此外,在图6的(b)中,辅助线25表示从相位偏移膜12的下表面向上膜厚的10分之1的高度的位置。在该情况下,第1假想线29与第2假想线30之间的宽度(也称作末端宽度)D与膜厚(T)之比(D/T)为1/2以下,其中,第1假想线29通过上边与侧边23的接点26且与透明基板11的主表面垂直,第2假想线30通过从相位偏移膜12的下表面向上膜厚的10分之1的高度的位置处的侧边23的位置28且与透明基板11的主表面垂直。
在本发明的光掩模中,相位偏移膜12的被蚀刻面的形状满足上述条件。即图案化的相位偏移膜12的边缘部分的截面为与透明基板11表面垂直或接近垂直的形状。由此,在透光部17与相位偏移部16的边界处,反相的曝光光进行干涉,在到达作为被转印体的光致抗蚀剂膜的光强度分布中,能够得到高对比度。此外,与后述的图10的例子相比,相位偏移部16的边缘的侧面角θ较小(相对于透明基板11的表面接近90°),因此,能够抑制线宽度(CD)偏离设计值的现象,从而能够形成更细微的图案。
与此相对,在示出了以抗蚀剂图案为掩模对含有铬的相位偏移膜进行湿式蚀刻而得到的相位偏移膜图案的截面的图10中,侧面角θ为173度,末端宽度的膜厚比(D/T)为5.6。
此外,根据本发明人的研究,在以光致抗蚀剂图案为掩模对铬系的相位偏移膜进行湿式蚀刻时的被蚀刻面中,很难使侧面角θ为120度以下、或者使末端宽度的膜厚比D/T为1/2以下。
[光掩模的制造方法]
本发明包含如下显示装置制造用光掩模的制造方法。
一种显示装置制造用光掩模的制造方法,在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,由此形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,从而形成显示装置制造用光掩模,其特征在于,
所述遮光部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜而成的,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜,或者形成所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述透光部是使所述透明基板表面露出而成的,
在该显示装置制造用光掩模的制造方法中,具有如下工序:
准备如下光掩模坯:在所述透明基板上,依次层叠相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜,并形成第1光致抗蚀剂膜;以及
对所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜分别进行规定的图案化,由此形成转印用图案,
在所述相位偏移膜的图案化中,包含如下工序:将图案化后的所述蚀刻掩模膜作为掩模,对所述相位偏移膜进行湿式蚀刻,
所述相位偏移膜由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜由对所述相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部与所述透光部具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部与所述透光部相对于所述光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
此处,参照图3,在准备光掩模坯的工序中,以如下方式准备光掩模坯:将相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14层叠在所述透明基板11上,进而使第1光致抗蚀剂膜18成膜。各个膜的成膜例如可以如下那样来完成。
具体而言,在合成石英玻璃的透明基板11(尺寸330mm×450mm)的主表面上,通过溅射法形成含有铬的相位偏移膜12(成膜工序)。然后,优选不暴露于大气,而继续使相位偏移膜12暴露于后述的气氛气体(曝露工序)。
相位偏移膜12除了铬以外,还优选包含碳(C)或氟(F)。含有这些元素的相位偏移膜12被认为在进行湿式蚀刻时,对于良好地控制被蚀刻面的形状是有效的。
在成膜工序中,可以通过公知的装置,使用含有铬或铬化合物的溅射靶,使用包含惰性气体与活性气体的混合气体,其中,所述活性气体包含氧气、氮气、一氧化氮气体、二氧化氮气体、二氧化碳气体、碳化氢类气体、氟类气体中的任意一种。例如,优选采用包含二氧化碳气体、碳化氢类气体和氟类气体的溅射气体气氛。这些对于控制相位偏移膜12的湿式蚀刻的速度(减慢)是有效的。
例如,可以使用由铬构成的靶,向溅射室(未图示)导入氩(Ar)气、氮(N2)气和二氧化碳(C02)气体的混合气体并施加溅射能量,在透明基板11上形成由CrCON构成的相位偏移膜12。所形成的膜优选与大气不接触,继续在包含二氧化碳气体、碳化氢类气体、氟类气体等活性气体的气体气氛中送到下一工序。在该曝露用气体气氛中,可以包含惰性气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等),此外作为活性气体,可以包含氧气、氮气等。
相位偏移膜12可以由单层构成,也可以由多层构成。在相位偏移膜12由多层构成的情况下,进行多次上述成膜工序和曝露工序。
接下来,在相位偏移膜12上,通过溅射法形成蚀刻掩模膜13。作为一例,对包含MoSi的蚀刻掩模膜13的形成说明如下。
作为溅射靶,在配置有硅化钼(例如Mo:Si=1:4)的溅射室中,导入溅射气体(例如,氩(Ar)气和一氧化氮(NO)气体的混合气体)并施加溅射能量,由此,能够使由MoSiON构成的蚀刻掩模膜13在相位偏移膜12上成膜。
这样形成的蚀刻掩模膜13的表面反射率能够为15%以下(对代表波长)。
另外,根据本发明人的研究,通过X光电子能谱(XPS)的深度方向的组成分析可知,如上述那样形成的相位偏移膜12与蚀刻掩模膜13的层叠,能够采用具有如下这样优选的趋势的层叠。即,在相位偏移膜12带来的铬(Cr)峰值和蚀刻掩模膜13带来的硅(Si)峰值(或钼(Mo)峰值)重叠的区域(也称作组成倾斜区域)中,碳(C)的含有率朝向蚀刻掩模膜13的表面方向(朝向远离透明基板11表面的方向)阶段性地或连续地增加。此处,碳因具有降低相位偏移膜12的湿式蚀刻速度的作用而认为有助于优化相位偏移膜12的被蚀刻面的形状(使相位偏移膜12的边缘部分的截面相对于透明基板11表面为垂直或接近垂直的形状)。
另一方面,作为蚀刻掩模膜13,例如可以通过应用使用了钛靶的溅射法,使用导入了氧气和氮气的溅射气氛,来形成钛的氮氧化膜。另外,蚀刻掩模膜13可以是单层,也可以由多层构成。
接下来,利用溅射法,在蚀刻掩模膜13上形成遮光膜14。该遮光膜14起到间接地提高蚀刻掩模膜13与在遮光膜14上形成的第1光致抗蚀剂膜18之间的贴合性的作用。此时,例如,在用含有铬的材料来形成遮光膜14的情况下,使用含有铬或铬化合物的溅射靶,利用由混合气体构成的溅射气体气氛,进行溅射法,其中,所述混合气体包含惰性气体,还包含从由氧气、氮气、二氧化碳气体、氧化氮类气体、碳化氢类气体和氟类气体形成的组中选择出的至少一种的活性气体。
在形成遮光膜14后,进而涂覆第1光致抗蚀剂膜18。
通过以上方式,制作出图3所示的光掩模坯。在本发明的光掩模的制造中,准备该光掩模坯。
进而,在相位偏移膜12、蚀刻掩模膜13和遮光膜14的图案化中,可以包含如下工序。
<制法1图7的方法>
图7是示出本发明的第1和第2方式的光掩模的制造方法的例子的图。
首先,在准备好所述光掩模坯后,(图7的(a)),
在第1光致抗蚀剂膜18进行描绘和显像,形成第1抗蚀剂图案18a(图7的(b)),
以所述第1抗蚀剂图案18a为掩模,对遮光膜14进行湿式蚀刻,由此形成遮光膜图案14a(图7的(c)),
在剥离第1抗蚀剂图案18a(图7的(d))后,
在形成有所述遮光膜图案14a的所述透明基板11的整个面上形成第2光致抗蚀剂膜19(图7的(e)),
对所述第2光致抗蚀剂膜19进行描绘和显像,由此形成第2抗蚀剂图案19a(图7的(f)),
以所述第2抗蚀剂图案19a为掩模,对所述蚀刻掩模膜13进行湿式蚀刻,由此形成蚀刻掩模膜图案13a(图7的(g)),
以所得到的蚀刻掩模膜图案13a为掩模,对所述相位偏移膜12进行湿式蚀刻,由此形成相位偏移膜图案12a(图7的(h))。
接下来,在剥离第2抗蚀剂图案19a后,完成以上说明的第2方式的光掩模10b((图7的(i))。
另外,然后,优选以所形成的遮光膜图案14a为掩模,对所述蚀刻掩模膜13进行湿式蚀刻。由此,完成以上说明的第1方式的光掩模10a(图7的(j))。
<制法2图8的方法>
图8是示出本发明的第1方式和第2方式的光掩模的制造方法的另一例的图。此处,示出了遮光膜14和相位偏移膜12均为含有铬的膜的情况。
在准备好所述光掩模坯后,(图8的(a)),
对所述第1光致抗蚀剂膜18进行描绘和显像,由此形成第1抗蚀剂图案18a(图8的(b)),
以所述第1抗蚀剂图案18a为掩模对遮光膜14进行湿式蚀刻,接下来,依次对蚀刻掩模膜13和相位偏移膜12进行湿式蚀刻,由此形成作为透明基板11的露出部分的透光部17(图8的(c)),
在去除第1抗蚀剂图案18a后,(图8的(d)),在形成有所述透光部17的所述透明基板11的整个面上形成第2光致抗蚀剂膜19(图8的(e)),
对所述第2光致抗蚀剂膜19进行描绘和显像,由此形成第2抗蚀剂图案19a(图8的(f)),
以所述第2抗蚀剂图案19a为掩模,对遮光膜14进行湿式蚀刻,由此形成遮光膜图案14a(图8的(g))。
接下来,通过去除第2抗蚀剂图案19a,得到本发明的第2方式的光掩模10b(图8的(h))。
另外,更优选的是,在形成所述遮光膜图案14a后,以第2抗蚀剂图案19a和所形成的遮光膜图案14a为掩模,对蚀刻掩模膜13进行湿式蚀刻,由此,形成蚀刻掩模膜图案13a(图8的(i))。然后,通过去除第2抗蚀剂图案19a,得到本发明的第1方式的光掩模10a(图8的(j))。
<制法3图9的方法>
图9是示出本发明的第1方式的光掩模的制造方法的又一例的图。
在准备好所述光掩模坯后,(图9的(a)),
对所述第1光致抗蚀剂膜18进行描绘和显像,由此形成第1抗蚀剂图案18a(图9的(b)),
以所述第1抗蚀剂图案18a为掩模,利用第1蚀刻液对遮光膜14进行湿式蚀刻,形成遮光膜图案14a(图9的(c)),
接下来,利用第2蚀刻液对蚀刻掩模膜13进行湿式蚀刻,形成蚀刻掩模膜图案13a(图9的(d)),
进而,以所述蚀刻掩模膜图案13a为掩模,利用第1蚀刻液对相位偏移膜12进行湿式蚀刻,并对所述遮光膜图案14a进行侧蚀(图9的(e)),
以受到侧蚀的遮光膜图案14a为掩模,利用第2蚀刻液再次对蚀刻掩模膜图案13a进行蚀刻(图9的(f)),
然后,剥离所述第1抗蚀剂图案18a(图9的(g))。
根据该制法,除了能够使描绘和显像为一次以外,在能够使多次描绘工序导致的彼此的定位偏差的影响为零这方面也是有利的,尤其有益的是,能够准确地形成细微宽度的相位偏移部16(参照图9的(f))。
[图案转印方法和显示装置的制造方法]
本发明包含图案转印方法。即,包含使用上述光掩模和曝光装置来对具有光掩模的转印用图案进行转印的方法。
此外,还包含显示装置的制造方法,其中,该显示装置的制造方法包含使用了上述光掩模和曝光装置来进行图案转印的步骤。
本发明包含图案转印方法,
其中,该图案转印方法包含如下该工序:准备本发明的显示装置制造用光掩模;以及,使用照射包含i线、h线、g线的曝光光的显示装置制造用曝光装置,使所述光掩模具有的转印用图案曝光,将所述转印用图案转印到被转印体上。
此外,本发明包含显示装置的制造方法,该显示装置的制造方法包含如下工序:准备本发明的显示装置制造用光掩模;使用照射包含i线、h线、g线的曝光光的显示装置制造用曝光装置,使所述光掩模具有的转印用图案曝光,将所述转印用图案转印到被转印体上。
所使用的曝光装置可以是LCD用的标准的等倍曝光的曝光装置。
即,作为光源,能够使用包含i线、h线、g线的波长范围的光(也称作宽波长光源)来得到充分的照射光量。不过,也可以使用光学滤光器,而仅使用特定波长的光(例如i线)。
在曝光装置的光学系统中,可以将开口数NA设为0.06~0.10,将复制透镜系数σ设为0.5~1.0的范围。这样的曝光装置的解析极限通常为3μm左右。
当然,在进行使用了更大范围的曝光装置的转印时,也可以应用本发明。例如,可以设为NA为0.06~0.14或0.06~0.15的范围。对NA超过0.08的高分辨率的曝光装置产生需求的话,本发明也可以应用于这些装置。
根据以上说明可知,本发明的光掩模使相位偏移膜的被蚀刻面与透明基板更加垂直,因此,能够提高被转印面上的通过曝光得到的光致抗蚀剂图案形状的轮廓。
[实施例]
根据本发明人的研究,在使用上述制法1制造出的下述显示装置制造用光掩模中,在面内的任意9个部位对转印图案的透光部与相位偏移部的边界(相位偏移膜的被蚀刻面露出的部位)进行了检查。即,测定侧面角θ和末端宽度的膜厚比D/T,结果侧面角θ处于100度~105度的范围内,膜厚比D/T全部为0.45以下(0.40~0.45的范围内)。
(第1方式的光掩模)
透明基板:合成石英玻璃尺寸(330mm×450mm)
形成的图案:线宽度3μm,间隔宽度3μm,相位偏移部(边缘宽度)
单侧的0.5μm的线及间隔图案
相位偏移膜:CrOCN膜厚
曝光光透射率(对i线):6%
相位差(对i线):180度
蚀刻掩模膜:MoSiON膜厚
遮光膜(具有反射防止功能层):CrOCN/CrC/CrON膜厚光学浓度(OD)≥3
以上,参照多个方式,对本发明进行了说明,但本发明不限于上述方式。关于本发明的结构或具体情况,在权利要求所述的本发明的精神或范围内,本领域技术人员可以进行能够理解的各种变更。
Claims (9)
1.一种显示装置制造用光掩模,其通过如下方式形成:在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,由此形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,其中,
所述遮光部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜而成的,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜,或者形成所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述透光部是使所述透明基板的表面露出而成的,
所述相位偏移膜由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜由对所述相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部与所述透光部具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部与所述透光部对于所述光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
2.根据权利要求1所述的显示装置制造用光掩模,其特征在于,
所述转印用图案包含线及间隔图案,所述线及间隔图案的线图案具有:一定宽度的遮光部;以及与所述一定宽度的遮光部的两侧邻接的一定宽度的相位偏移部。
3.根据权利要求1所述的显示装置制造用光掩模,其特征在于,
所述转印用图案包含孔图案,所述孔图案具有规定直径的透光部、围着所述透光部的一定宽度的相位偏移部和围着所述相位偏移部的遮光部。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模,其特征在于,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜而成的,
所述相位偏移膜对于所述曝光光的代表波长进行大致180度的相位偏移。
5.根据权利要求1~3中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模,其特征在于,
所述相位偏移部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述相位偏移膜与所述蚀刻掩模膜的层叠对于所述曝光光的代表波长进行大致180度的相位偏移。
6.根据权利要求1~3中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模,
在所述转印用图案中包含的、所述透光部与所述相位偏移部彼此邻接的部分,所述相位偏移膜的被蚀刻面露出,
在所述邻接的部分的截面中,与所述相位偏移膜的上表面、下表面和被蚀刻面分别对应的上边、下边和侧边满足下述条件(A)和(B):
(A)将所述上边与所述侧边的接点以及所述上表面之下所述相位偏移膜的膜厚的3分之2的高度的位置处的所述侧边的位置连接而成的直线与所述上边所成的角度在85度~120度的范围内,
(B)第1假想线与第2假想线之间的宽度为所述膜厚的2分之1以下,其中,所述第1假想线通过所述上边与所述侧边的接点且与所述透明基板的主表面垂直,所述第2假想线通过所述下表面之上所述膜厚的10分之1的高度的位置处的所述侧边的位置且与所述透明基板的所述主表面垂直。
7.一种显示装置制造用光掩模的制造方法,所述显示装置制造用光掩模通过如下方式形成:在透明基板上,利用湿式蚀刻分别对相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜进行图案化,由此形成包含遮光部、相位偏移部和透光部的转印用图案,其中,
所述遮光部是在所述透明基板上依次层叠所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜而成的,
所述相位偏移部是在所述透明基板上形成所述相位偏移膜,或者形成所述相位偏移膜和所述蚀刻掩模膜而成的,
所述透光部是使所述透明基板的表面露出而成的,
该显示装置制造用光掩模的制造方法的特征在于,具有如下工序:
准备如下光掩模坯:在所述透明基板上,依次层叠了相位偏移膜、蚀刻掩模膜和遮光膜,进而形成了第1光致抗蚀剂膜;以及
对所述相位偏移膜、所述蚀刻掩模膜和所述遮光膜分别进行规定的图案化,由此形成转印用图案,
在所述相位偏移膜的图案化中,包含如下工序:将图案化后的所述蚀刻掩模膜作为掩模,对所述相位偏移膜进行湿式蚀刻,
所述相位偏移膜由含有铬的材料构成,
所述蚀刻掩模膜由对所述相位偏移膜的蚀刻液具有耐蚀刻性的材料构成,
所述相位偏移部与所述透光部具有彼此邻接的部分,而且,所述相位偏移部与所述透光部对于所述光掩模的曝光光的代表波长具有大致180度的相位差。
8.一种图案转印方法,其具有如下工序:
准备权利要求1~3中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模;以及
使用照射包含i线、h线、g线的曝光光的显示装置制造用曝光装置,对所述光掩模具有的转印用图案进行曝光,将所述转印用图案转印到被转印体上。
9.一种显示装置的制造方法,其包含如下工序:
准备权利要求1~3中的任意一项所述的显示装置制造用光掩模;以及
使用照射包含i线、h线、g线的曝光光的显示装置制造用曝光装置,对所述光掩模具有的转印用图案进行曝光,将所述转印用图案转印到被转印体上。
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