CN106019807A - 光掩模的制造方法、光掩模及平板显示器的制造方法 - Google Patents

光掩模的制造方法、光掩模及平板显示器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供光掩模的制造方法、光掩模及平板显示器的制造方法，该光掩模具有微细且高精度的转印用图案。准备在透明基板上层叠下层膜、蚀刻阻止膜及上层膜而得到的光掩模坯体。下层膜利用能够通过上层膜的蚀刻而进行蚀刻的材料形成，蚀刻阻止膜利用对上层膜的蚀刻具有耐性的材料形成。使用该光掩模坯体顺序地进行上层膜预备蚀刻工序、蚀刻阻止膜蚀刻工序、下层膜蚀刻工序，然后进行上层膜侧蚀刻工序，通过对上层膜进行侧蚀刻，形成上层膜的边缘比下层膜的边缘后退了规定宽度量的缘部。

Description

光掩模的制造方法、光掩模及平板显示器的制造方法
技术领域
本发明涉及在向被转印体的图案转印中使用的光掩模的制造方法、光掩模、以及使用该光掩模的平板显示器的制造方法。
背景技术
近年来，期望液晶面板等平板显示器的配线图案的微细化。这样期望微细化的理由不仅关系到平板显示器的明亮度的提高、反应速度的提高这样的图像质量的提高，而且从节能角度考虑也具备有利之处。随之，对于在平板显示器的制造中使用的光掩模，对于微细图案的线宽的精度的要求也提高。
作为现有技术，例如在下述专利文献1中记载了如下的相位移位掩模：对遮光膜进行构图(patterning)，以覆盖遮光膜的方式形成使相对于i线具有180°的相位差的膜厚的相位移位层，由此能够实现微细且高精度的图案形成。专利文献1所记载的相位移位掩模的制造方法是，对透明基板上的遮光层进行构图，以覆盖该遮光层的方式在透明基板上形成相位移位层，并对该相位移位层进行构图。还记载了通过相位的反转作用而形成光强度达到最小的区域，使曝光图案更加清晰。
另外，在下述专利文献2中记载了光掩模及其制造方法，所述光掩模具备包括对透明基板上的下层膜和上层膜分别进行构图而形成的透光部、遮光部、半透光部的转印用图案，其特征在于，所述透光部通过将所述透明基板露出而得到，所述遮光部通过在所述透明基板上的所述下层膜上层叠形成上层膜而得到，所述半透光部通过在所述透明基板上形成所述下层膜而得到，而且具有与所述遮光部的边缘相邻形成的1.0μm以下的固定线宽的部分。因此，能够提供具备微细且高精度的转印用图案的光掩模。
【专利文献1】日本特开2011-13283号公报
【专利文献2】日本特开2013-134435号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，由于单纯地将光掩模的转印用图案微细化，因而不容易将平板显示器的配线图案微细化。
根据上述专利文献1所公开的相位移位掩模，遮光层形成于透明基板上，相位移位层形成于该遮光层的周围，相对于300nm以上500nm以下的复合波长区域的任意一种光能够具有180°的相位差。虽然能够得到基于这样的相位移位层的相位移位效果，但是实际上得到这样的相位移位掩模并非易事。根据专利文献1的相位移位掩模的制造方法，遮光层和相位移位层的相对位置关系受到两次的描画相互间的对准偏差的影响。因此，在遮光层的周围形成的相位移位层的宽度不固定，有可能产生相位移位效果存在偏差的问题。
另一方面，在上述专利文献2所公开的光掩模的制造方法中，通过一次的描画而形成的抗蚀剂图案决定了上层膜和下层膜的图案的位置。因此，具有能够稳定且正确地形成细幅(1.0μm以下)的固定宽度部分(以下也称为“缘部(rim)”)的优点。根据本发明人的研究，在实施两次描画工序的情况下，有时产生约0.1～0.5μm的相互间的对准偏差，完全消除该偏差是很困难的。因此，根据专利文献2所公开的光掩模，能够解决以往不能正确形成尺寸较小的图案的问题。
但是，根据专利文献2的光掩模的制造方法，下层膜和上层膜的蚀刻特性不同很重要，即，使另一方对一方的蚀刻具有耐性很重要。在这种情况下，虽然能够稳定地形成缘部，但是在下层膜和上层膜具有共同的蚀刻特性的情况下，存在难以形成缘部的问题。
在此，参照示出上述专利文献2的光掩模的制造方法的图8对该问题进行说明。本申请的图8是转述了专利文献2的图3的图。
假定图8(D)所示的下层膜20p和上层膜30a具有共同的蚀刻特性。在这种情况下，通常在图8(E)的上层膜构图工序中，在对上层膜30a进行侧蚀刻来形成缘部时，下层膜20p与上层膜30a同时被蚀刻而溶出。其结果是，可以预想到不能形成如图8(F)所示的、下层膜20p露出的细幅的缘部。即，在需要采用专利文献2的方法时，认为下层膜和上层膜需要采用蚀刻特性彼此不同的材料。本发明人关注了这一点。
另一方面，在使用蚀刻特性相同的下层膜和上层膜对这两个膜分别进行构图来形成转印用图案的情况下，可以考虑在这两个膜之间介入蚀刻阻止膜。该蚀刻阻止膜使用具有与下层膜和上层膜不同的蚀刻特性的材料，并且对下层膜和上层膜的蚀刻具有耐性。如果将这样的蚀刻阻止膜介入在下层膜和上层膜之间，并通过适合彼此的蚀刻依次对下层膜和上层膜进行蚀刻，能够对下层膜和上层膜分别形成所期望的图案。
因此，考虑准备光掩模坯体并应用上述专利文献2记载的方法进行没有对准偏差的构图，该光掩模坯体通过在透明基板上顺序地层叠下层膜、蚀刻阻止膜及上层膜，并在其表面形成光致抗蚀剂膜而得到。本申请的图9是示出该工序的参考图。
首先，准备如图9(a)所示的在透明基板1上顺序地层叠了下层膜2、蚀刻阻止膜3及上层膜4的光掩模坯体。
该光掩模坯体通过在透明基板1上形成半透光膜作为下层膜2，在下层膜2上形成蚀刻阻止膜3，再形成遮光膜作为上层膜4而得到。在最上层涂覆形成有正(positive)性的光致抗蚀剂膜5。其中，半透光膜用于使在光掩模的曝光时使用的曝光光束一部分透射，遮光膜将曝光光束实际遮光。并且，例如如果将半透光膜和遮光膜都作为含有Cr的材料，则能够通过Cr用的蚀刻(此处是采用湿式蚀刻，因而是指蚀刻液)进行蚀刻。另一方面，蚀刻阻止膜利用对Cr用蚀刻具有耐性的材料、此处是含有硅化钼(molybdenum silicide)的材料形成。
然后，使用激光描画装置对该光掩模坯体进行描画并进行显影，由此形成抗蚀剂图案5a(参照图9(b))。
然后，将该形成的抗蚀剂图案5a作为掩模，对上层膜4进行蚀刻而形成上层膜图案4a(参照图9(c))。其中，作为Cr用蚀刻液，使用含有硝酸铈铵的蚀刻液。
然后，将蚀刻液换成氟酸系(フッ酸系)的蚀刻液，对蚀刻阻止膜3进行蚀刻而形成蚀刻阻止膜3a(参照图9(d))。
再次使用Cr用的蚀刻液对下层膜2进行蚀刻(参照图9(e))。使透明基板1一部分露出而形成透光部。
然后，与专利文献2的(E)工序(参照本申请的图8(E))一样，为了形成缘部，再使用Cr用的蚀刻液进行追加蚀刻。此时，上述抗蚀剂图案5a成为掩模，上层膜4a的侧蚀刻持续进行(参照图9(f))。另外，同样也对与上层膜4a相同的Cr系的下层膜2a进行侧蚀刻。
并且，继续进行追加蚀刻，使侧蚀刻继续进行(参照图9(g))。
然后，将抗蚀剂图案5a剥离去除(参照图9(h))。
最后，在蚀刻去除蚀刻阻止膜3a时，如图9(i)所示，与图8(F)所示的下层膜20h不同，没有形成仅下层膜2c露出的缘部。
因此，在下层膜和上层膜的蚀刻特性相同的情况下，可以预想到不能使用专利文献2的制造方法通过一次的描画将两个膜构图成为彼此不同的尺寸。另外，根据在对一方的膜进行构图后对另一方的膜进行成膜而进行构图的方法(专利文献1的方法)，与膜材料无关，都能够对各个膜进行构图，但是产生两次的描画的对准偏差，因而不能形成具有微细的宽度的图案。
因此，本发明的目的在于，提供在下层膜和上层膜的蚀刻特性相同时也能够稳定且正确地形成细幅的缘部的方法，由此提供具备微细且高精度的转印用图案的光掩模、其制造方法及平板显示器的制造方法。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明人关注于下层膜和上层膜的侧蚀刻特性进行认真研究的结果，发现通过具有以下的结构的发明能够解决上述问题，并完成了本发明。
即，本发明具有以下的结构。
(结构1)
本发明的光掩模的制造方法是具备转印用图案的光掩模的制造方法，该转印用图案是通过对在透明基板上形成的下层膜、蚀刻阻止膜及上层膜分别进行构图而形成的，其特征在于，具有以下工序：准备光掩模坯体的工序，所述光掩模坯体是在所述透明基板上顺序地层叠所述下层膜、所述蚀刻阻止膜及所述上层膜而得到的；上层膜预备蚀刻工序，将在所述上层膜上形成的抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述上层膜；蚀刻阻止膜蚀刻工序，至少将被蚀刻后的所述上层膜作为掩模来蚀刻所述蚀刻阻止膜；下层膜蚀刻工序，至少将被蚀刻后的所述蚀刻阻止膜作为掩模来蚀刻所述下层膜；以及上层膜侧蚀刻工序，至少将所述抗蚀剂图案作为掩模来对所述上层膜进行侧蚀刻，由此形成所述上层膜的边缘比所述下层膜的边缘后退了规定宽度量的缘部，所述下层膜由能够通过所述上层膜的蚀刻剂而进行蚀刻的材料形成，所述蚀刻阻止膜由对所述上层膜的蚀刻剂具有耐性的材料形成。
(结构2)
本发明的结构2是根据结构1所述的光掩模的制造方法，其特征在于，在所述上层膜侧蚀刻工序之后，将所述上层膜作为掩模来蚀刻所述蚀刻阻止膜，使得在所述缘部露出所述下层膜的表面。
(结构3)
本发明的结构3是根据结构1或者结构2所述的光掩模的制造方法，其特征在于，在所述上层膜侧蚀刻工序中，对于所形成的所述缘部，将所述规定宽度作为缘宽，当设该缘宽为W(μm)时，0<W≤1.0。
(结构4)
本发明的结构4是根据结构1～结构3中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，在设所述下层膜的膜厚为时，A≤300。
(结构5)
本发明的结构5是根据结构1～结构4中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，在所述上层膜侧蚀刻工序中，每单位时间的所述上层膜的平均侧蚀刻量为所述下层膜的平均侧蚀刻量的1.5倍以上。
(结构6)
本发明的结构6是根据结构1～结构5中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，在设所述下层膜的膜厚为设所述上层膜的膜厚为时，B≥2A。
(结构7)
本发明的结构7是根据结构1～结构6中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，所述转印用图案包括所述透明基板表面露出而形成的透光部，在所述透明基板上层叠所述下层膜、所述蚀刻阻止膜和所述上层膜而得到的遮光部，以及在所述透明基板上形成所述下层膜、或者所述下层膜和所述蚀刻阻止膜的层叠膜而形成的半透光部，所述缘部是被夹着位于所述透光部和所述遮光部之间的固定宽度的所述半透光部。
(结构8)
本发明的结构8是根据结构1～结构7中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，所述下层膜是针对在所述光掩模的曝光时使用的曝光光束的透射率为5％～80％的半透光膜。
(结构9)
本发明的结构9是根据结构1～结构8中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，所述转印用图案包括线与间隔图案。
(结构10)
本发明的结构10是根据结构1～结构8中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，所述转印用图案包括孔图案或者点图案。
(结构11)
本发明的结构11是根据结构1～结构10中任意一种结构所述的光掩模的制造方法，其特征在于，所述下层膜对于下述光的相位移位量为60度以下，该光是指在所述光掩模的曝光时使用的曝光光束中包含的代表波长的光。
(结构12)
本发明的光掩模是在透明基板上具备转印用图案的光掩模，其特征在于，所述转印用图案包括：所述透明基板的表面露出而形成的透光部，在所述透明基板上层叠下层膜、蚀刻阻止膜和上层膜而得到的遮光部，以及与所述遮光部相邻且形成为规定宽度的缘部，该缘部是在所述透明基板上形成所述下层膜、或者所述下层膜和所述蚀刻阻止膜的层叠膜而成，所述下层膜由能够通过所述上层膜的蚀刻剂而进行蚀刻的材料形成，所述蚀刻阻止膜由对所述上层膜的蚀刻剂具有耐性的材料形成。
(结构13)
本发明的结构13是根据结构12所述的光掩模，其特征在于，在设所述缘部的宽度为W(μm)时，0<W≤1.0。
(结构14)
本发明的结构14是根据结构12或者结构13所述的光掩模，其特征在于，在设所述下层膜的膜厚为时，A≤300。
(结构15)
本发明的结构15是根据结构12～结构14中任意一种结构所述的光掩模，其特征在于，在设所述下层膜的膜厚为设所述上层膜的膜厚为时，B≥2A。
(结构16)
本发明的结构16是根据结构12～结构15中任意一种结构所述的光掩模，其特征在于，所述转印用图案包括线与间隔图案。
(结构17)
本发明的结构17是根据结构12～结构15中任意一种结构所述的光掩模，其特征在于，所述转印用图案包括孔图案或者点图案。
(结构18)
本发明的结构18是平板显示器的制造方法，准备利用结构1～结构11中任意一种结构所述的光掩模的制造方法制造的光掩模、或者结构12～结构17中任意一种结构所述的光掩模，通过曝光装置将所述转印用图案转印在被转印体上。
发明效果
根据本发明，即使是下层膜和上层膜的蚀刻特性相同的情况下，也能够稳定且正确地形成细幅的缘部。根据本发明，能够缓解有关光掩模所使用的下层膜和上层膜的材料的制约，并且稳定且正确地形成细幅的图案。
并且，由此能够提供具备微细且高精度的转印用图案的光掩模及其制造方法。而且，通过使用根据本发明而得到的光掩模制造平板显示器，能够实现平板显示器的配线图案的微细化。
标号说明
1透明基板；2下层膜；3蚀刻阻止膜；4上层膜；5抗蚀剂膜；200光掩模坯体；300光掩模。
附图说明
图1是按照工序顺序示出本发明的一实施方式的光掩模的制造方法的掩模坯体等的剖面结构图。
图2是示出半透光膜的膜厚时的蚀刻时间和遮光膜(上层膜)及半透光膜(下层膜)的侧蚀刻量的相关关系的图。
图3是示出半透光膜的膜厚时的蚀刻时间和遮光膜(上层膜)及半透光膜(下层膜)的侧蚀刻量的相关关系的图。
图4是示出半透光膜的膜厚时的蚀刻时间和遮光膜(上层膜)及半透光膜(下层膜)的侧蚀刻量的相关关系的图。
图5是示出半透光膜的膜厚时的蚀刻时间和遮光膜(上层膜)及半透光膜(下层膜)的侧蚀刻量的相关关系的图。
图6是示出Cr系半透光膜的透射率和膜厚的相关关系的图。
图7的(a)、(b)、(c)分别是示出光掩模的转印用图案例的俯视图。
图8是示出现有文献所公开的光掩模的制造工序的图。
图9是示出使用了现有文献所记载的方法的光掩模的制造工序的参考图。
具体实施方式
下面，参照附图说明用于实施本发明的方式。
图1是按照工序顺序示出本发明的一实施方式的光掩模的制造方法的掩模坯体等的剖面结构图。
首先，如图1(a)所示准备光掩模坯体200。该光掩模坯体200具有与上述的图9(a)相同的结构。即，在透明基板1上顺序地层叠有下层膜2、蚀刻阻止膜3及上层膜4，在最表面形成有抗蚀剂膜5。
作为本实施方式的光掩模200所使用的透明基板1，可以使用将玻璃等透明材料研磨成平坦、平滑状的基板。作为平板显示器等显示装置制造用的光掩模200，优选主平面为一边300mm以上的光掩模。
在本实施方式中，下层膜2为半透光膜，上层膜4为遮光膜。
在上述半透光膜的材料使用Cr系的情况下，除Cr单体以外，还可以使用Cr化合物(Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物、碳氧氮化物等)。该Cr系的半透光膜能够通过Cr用的蚀刻剂(例如包含硝酸铈铵的蚀刻液)进行蚀刻。
另外，上述半透光膜也可以是Si系的膜。在这种情况下，可以使用Si的化合物(SiON等)、或者过渡金属硅化物(MoSi等)的化合物。作为MoSi的化合物，可以示例MoSi的氮化物、氮氧化物、碳氧氮化物等。
根据光掩模的用途，选择半透光膜具有的光学特性。例如，半透光膜的透射率相对于在光掩模的曝光中使用的曝光光为5～80％。更优选10～60％，而且相位移位量为90度以下、更优选5～60度。
或者，半透光膜的透射率相对于在光掩模的曝光中使用的曝光光为2～30％。更优选3～10％，而且相位移位量为90～270度、更优选150～210度。
另外，作为在光掩模的曝光中使用的曝光光，优选包含i线、h线、g线中任意一种线的曝光光，更优选使用包含所有的i线、h线、g线的波长区域的曝光光，由此能够得到充足的照射量。在这种情况下，适合将针对波长区域中包含的代表波长(例如h线)的透射率及相位移位量设在上述范围内。
并且，在本发明中，在设半透光膜的膜厚为时，优选A≤300。关于这一点在后面进行说明。
在上述掩模坯体200中，在上述半透光膜(下层膜2)上形成有蚀刻阻止膜3。该蚀刻阻止膜3是蚀刻特性与上述半透光膜不同的膜，即具有蚀刻选择性的膜。因此，在半透光膜是Cr系时，蚀刻阻止膜3可以是Si系的膜，在半透光膜是Si系时，蚀刻阻止膜3可以是Cr系的膜。作为蚀刻阻止膜3的材料的具体例，可以举出与作为上述半透光膜的材料而列举出的材料相同的材料。
另外，在上述蚀刻阻止膜3上形成有遮光膜作为上层膜4。遮光膜的材料是具有与上述半透光膜相同的蚀刻特性的材料。在本实施方式中，在半透光膜是Cr系时，遮光膜也是Cr系的膜。作为遮光膜的材料，可以举出与作为上述半透光膜的材料而列举出的材料相同的材料。另外，优选在遮光膜的表面形成具有防止反射功能的表层(防止反射层)，例如可以优选举出Cr化合物层(例如Cr的氧化物等)。
另外，在本实施方式中，半透光膜和透光膜都是Cr系的膜，蚀刻阻止膜是Si系的膜。
上述下层膜2、蚀刻阻止膜3、上层膜4等的成膜方法可以使用溅射法等公知的方法。各个膜除由单层构成的情况以外，也可以层叠构成。并且，在不妨碍本发明的作用效果的范围内，也可以在下层膜2、蚀刻阻止膜3、上层膜4任意一方的上面、下面或者中间存在其它的结构膜。
在使用激光描画装置作为描画装置的情况下，在上述掩模坯体200的最表面形成的抗蚀剂膜5为光致抗蚀剂膜。光致抗蚀剂膜既可以是正性的也可以是负性的，在本实施方式中设为正性的膜进行说明。
然后，使用描画装置在上述掩模坯体200描画期望的图案后进行显影，由此形成抗蚀剂图案5a(参照图1(b))。
然后，将所形成的抗蚀剂图案5a作为掩模来蚀刻(预备蚀刻)上层膜4的遮光膜(参照图1(c))。由此形成上层膜图案4a。其中，遮光膜是Cr系的膜，因而利用Cr用的蚀刻液进行湿式蚀刻。
然后，至少将被蚀刻后的遮光膜(上层膜图案4a)作为掩模，蚀刻液采用缓冲氢氟酸对蚀刻阻止膜3进行蚀刻(参照图1(d))。由此形成蚀刻阻止膜图案3a。
然后，至少将被蚀刻后的蚀刻阻止膜(蚀刻阻止膜图案3a)作为掩模，再次利用Cr用蚀刻液对下层膜2的半透光膜进行蚀刻(参照图1(e))。由此形成下层膜图案2a，并且将透明基板1的一部分露出而形成透光部。
然后，利用Cr用蚀刻液进行追加蚀刻(上层膜的侧蚀刻)(参照图1(f))。此时，上述抗蚀剂图案5a成为掩模，遮光膜被侧蚀刻，由此遮光膜的边缘比抗蚀剂图案5a的边缘向内侧移动(后退)，形成遮光膜图案4b。因此，遮光膜的边缘比蚀刻阻止膜3a的边缘以及半透光膜2b的边缘都向内侧移动(后退)。此时，半透光膜的边缘也与蚀刻液接触，因而也产生半透光膜的侧蚀刻。但是，实际上与上述遮光膜相比，通过侧蚀刻而形成的半透光膜边缘的后退量极小。
并且，继续进行追加蚀刻(参照图1(g))。在上述透光部形成(上述图1(e)工序)后，在经过了160秒的时刻结束蚀刻。
其结果是，通过遮光膜的侧蚀刻，遮光膜的边缘进一步向内侧移动(后退)，形成遮光膜图案4c。形成了沿着遮光膜的边缘溢出较细且固定宽度的半透光膜及蚀刻阻止膜的形状的缘部。其中，在设遮光膜的边缘和半透光膜的边缘的间隔为缘宽时，在本实施方式中缘宽为1μm以下。
然后，剥离去除抗蚀剂图案5a(参照图1(h))。
但是，在蚀刻去除蚀刻阻止膜的情况下(参照下述说明)，也可以在其之后去除抗蚀剂图案。即，也可以在所有的蚀刻工序完成之后进行抗蚀剂图案的去除。
并且，在上述的工序之后，将表面的遮光膜(上层膜图案4c)作为掩模，蚀刻液采用缓冲氢氟酸来蚀刻去除所露出的部分的蚀刻阻止膜3a，由此成为缘部(R1、Rr)的半透光膜表面露出的状态(参照图1(i))。
这样得到的本实施方式的光掩模300是具有转印用图案的光掩模，该转印用图案具有：将透明基板1露出而得到的透光部，在透明基板1上层叠半透光膜(下层膜2)、蚀刻阻止膜3及遮光膜(上层膜4)而得到的遮光部，以及在透明基板1上形成有半透光膜但没有形成遮光膜的细幅的缘部(R1、Rr)。另外，在图7中示例了俯视观察本实施方式的光掩模具有的转印用图案时的图，将在后面对其进行说明。
另外，有时也在上述的半透光膜蚀刻工序(图1(e))中开始上层侧的遮光膜的侧蚀刻，该处理不存在任何问题。根据本发明的优选的方式，半透光膜的膜厚足够小，半透光膜蚀刻工序的时间短，因而在该阶段产生的遮光膜的侧蚀刻量极小。无论怎样，在上述的追加蚀刻工序(图1(f)、(g))中，能够调整最终的遮光膜的侧蚀刻量，得到期望的缘宽。
另外，上述的用于蚀刻去除蚀刻阻止膜3a的工序(图1(i))也可以省略。即，也能够将蚀刻阻止膜残留在缘部。在这种情况下，蚀刻阻止膜3作为使光透射的部件，适当选择其透射率等光学特性即可。
另外，也可以不设置上述蚀刻阻止膜的蚀刻去除工序，而在其它的工序(例如在所有的蚀刻工序结束后将抗蚀剂图案剥离，或者清洗所完成的光掩模的工序等)中将蚀刻阻止膜的露出部分去除。
虽然可以如上所述将蚀刻阻止膜残留在缘部，但更优选在任意一个工序中进行去除。
前面说明了在下层膜和上层膜的蚀刻特性相同的情况下，极难采用专利文献2的制造方法通过一次描画将两个膜分别构图成为不同的尺寸。但是，实际上如在上述工序中所明确的那样，通过使用具有如图1(a)所示的层叠构造的光掩模坯体200，并利用一次描画(图1(b)工序)和上层膜的侧蚀刻(图1(f)、(g)工序)，能够形成将在透明基板1上形成的半透光膜(下层膜2)的表面或者半透光膜和蚀刻阻止膜的层叠膜的表面露出规定宽度的半透光部。这是通过本发明人认真研究的结果首次发现的。
该半透光部是沿着遮光部的周缘以固定宽度形成的，因而是相当于缘部的部位。另外，该半透光部位于被遮光部和透光部夹持的位置，因而也能够认为是在透光部的周缘形成的缘部。在缘部中，将遮光膜的边缘(即遮光部的边缘)和半透光膜的边缘的间隔作为缘宽。
在图1(f)～(g)的工序中确认到，尽管半透光膜和遮光膜都是利用Cr系蚀刻液进行蚀刻的材料，但是半透光膜的每单位时间的侧蚀刻进行的尺寸(侧蚀刻量)小于遮光膜的尺寸。其结果是，能够形成上述缘部。
将与此相关联的、Cr用蚀刻液的蚀刻时间和遮光膜(上层膜)及半透光膜(下层膜)的侧蚀刻量的相关关系在图2～图5中示出。图2～图5分别是准备在透明基板上顺序地层叠了半透光膜、蚀刻阻止膜及遮光膜而得到的光掩模坯体，在实施了图1(a)～(e)的工序后，测定在利用Cr用蚀刻液进行侧蚀刻时的半透光膜和遮光膜各自的侧蚀刻量(边缘后退的尺寸)的图。
在图2～图5中，半透光膜的膜厚不同。具体地讲，半透光膜的膜厚是在图2中为(相当于对h线的透射率为10％)、在图3中为(相当于该透射率为20％)、在图4中为(相当于该透射率为30％)、在图5中为(相当于该透射率为40％)。另外，Cr系半透光膜的透射率和膜厚的相关关系如图6所示。但是，关于Cr系半透光膜的透射率和膜厚的相关关系，通过变更半透光膜的组成，能够得到与图6不同的相关关系。例如，在通过溅射法进行成膜的情况下，能够根据导入的气体种类(氮气、氧气、二氧化碳等)及其流量进行调整。
另一方面，遮光膜的膜厚都是(光学浓度3以上)。
其中，在图2(半透光膜的膜厚为)的情况下，遮光膜的侧蚀刻速度为平均96nm/min、半透光膜的侧蚀刻速度为平均67nm/min，两个膜的侧蚀刻速度的差异较小。并且，经过160秒后的两个膜的侧蚀刻量的差异(相当于将半透光膜表面露出而形成的缘部的宽度(缘宽))约为77nm。
另一方面，在图5(半透光膜的膜厚为)的情况下，遮光膜的侧蚀刻速度增加为平均116nm/min，而半透光膜的侧蚀刻速度停留在平均58nm/min，经过160秒后的两个膜的侧蚀刻量的差异约为153nm。
即，根据图2～图5的结果可知，在半透光膜的膜厚达到某种程度以下时，半透光膜和遮光膜的侧蚀刻量的差异明确，其结果是形成如图1(i)所示的缘宽W的缘部(R1、Rr)。
在本发明中，优选缘宽W(μm)为0<W≤1.0。更优选0<W≤0.8，特别优选0.05<W≤0.6。根据本发明，能够稳定且正确地形成这样细幅的缘部，因而本发明极其有用。
根据本发明人的研究，为了使产生两个膜的侧蚀刻量的差异来形成上述缘部，例如可以考虑选择膜材料，但采用合适范围的膜厚更加有利。
如根据上述图2～图5的结果所预想的那样，在半透光膜的膜厚为以下时，容易得到两个膜的侧蚀刻速度的差异。
并且，在本发明中，优选遮光膜的膜厚大于半透光膜的膜厚，例如在设半透光膜(下层膜)的膜厚为设遮光膜(上层膜)的膜厚为时，优选B≥2A。具体地讲，B≥800，更优选B≥1000。
并且，根据本发明人的研究发现，将上述侧蚀刻工序中的每单位时间的平均的侧蚀刻量设为“平均侧蚀刻速度”，在设半透光膜的平均侧蚀刻速度为Vh、设遮光膜的平均侧蚀刻速度为Vo时，在Vo≥1.5Vh、更优选Vo≥1.8Vh的情况下，容易进行缘部的形成。此处的侧蚀刻是指沿与基板主面平行的方向进行的蚀刻。
另外，如通过将图2和图3～图5分别进行比较所理解的那样，在半透光膜的膜厚较小、并抑制侧蚀刻时，观察到遮光膜的侧蚀刻量反而加快的倾向。
根据本发明而形成的缘部的尺寸也受到通常所讲的蚀刻速率的影响，该蚀刻速率是指根据被蚀刻材料和蚀刻剂的组合而决定的蚀刻行进速度。但是，根据本发明人的研究重新发现，即使是由于半透光膜和遮光膜的材料使得蚀刻速率产生较大的差异时，也能够形成缘部。
作为实施本发明而采用的蚀刻方法，可以考虑干式蚀刻和湿式蚀刻，但为了得到上述的侧蚀刻的效果，优选具有各向同性蚀刻的性质的湿式蚀刻。
上述缘部是指在将形成于光掩模的转印用图案转印在被转印体上时发挥光学作用的区域。例如，在缘部是使曝光光的代表波长的相位大致反转的相位移位部的情况下(即，缘部的光透射率为2～30％、相位移位量是90～270度的情况下)，能够进一步优化透射光掩模的光的强度分布，提高转印像的对比度。并且，在上述缘部不将曝光光的代表波长的相位反转而使一部分透射的情况下(即，缘部的光透射率为5～80％、相位移位量是90度以下的情况下)，能够增加透射光掩模的光量整体，可靠地感光被转印体上的抗蚀剂膜。
图7的(a)～(c)示出本发明的具体的转印用图案例的俯视图。
图7的(a)～(c)的转印用图案都包括透光部、遮光部、半透光部。透光部是指将透明基板表面露出而形成的部位。遮光部是指在透明基板上层叠了下层膜和蚀刻阻止膜和上层膜而形成的部位。半透光部是指在透明基板上形成有下层膜(或者下层膜和蚀刻阻止膜的层叠膜)、而没有形成上层膜的部位。所述缘部是由被夹持而位于所述透光部和遮光部之间的固定宽度的半透光部形成的。
另外，在本实施方式中，下层膜、上层膜分别设为半透光膜、遮光膜，当然不一定限定于这种情况，也可以是构成光掩模的任意一种光学膜和功能膜。
并且，作为半透光部，也可以在转印用图案内包含除缘部以外的半透光部，例如具有大于缘部的宽度(例如超过1μm的宽度)的半透光部。
下面，对图7所示的具体的转印用图案例进行更详细的说明。
图7(a)是线与间隔图案(line-and-space pattern)的示例。
其中，在两侧以规定的间距配置有由具有半透光部的缘部R1、Rr的遮光部A构成的线部、和由将透明基板露出而得到的透光部构成的空白部。本发明的由半透光部构成的缘部尤其在将微细的图案转印在被转印体上时特别有用，因而优选线与间隔图案的间距P(μm)(P＝线宽L+空白部宽度S)是3～7μm，在线宽L是2～4μm、空白部宽度S也是2～4μm时，本发明的效果显著。
其中，优选缘宽W(μm)具有0<W≤1.0的范围内的固定宽度，如图7(a)所示，在线部的遮光部A的两侧对称地配置有缘部。即，与遮光部A的正对着的两侧的两个边缘相邻的各缘部实质上是彼此相同的宽度。在将遮光部A的两侧的各缘部分别设为R1、Rr、将其缘宽分别设为W1和Wr时，Wr能够在W1±0.1μm的范围内。
并且，优选的是，希望上述缘部的宽度尺寸在光掩模面内的偏差较小，在本发明中，在设缘宽的中心值为Wc(μm)时，能够设为Wc-0.05≤W≤Wc+0.05。
这样，在本发明中，能够在线部的遮光部A的两侧稳定且正确地形成对称而且宽度尺寸的偏差较小的细幅的缘部的图案。
另外，图7(b)是孔图案的示例。
其中，由中央的透光部构成的孔部H(例如孔径约为2～20μm)与由半透光部构成的缘部R相邻且由其包围，再被遮光部A包围。其中，优选缘宽W在与上述线与间隔图案相同的范围内。并且，与透光部的正对着的两个边缘相邻的例如两侧的缘部R1、Rr的宽度实质上是与上述线与间隔图案相同的宽度。并且，与上述线与间隔图案一样，在光掩模面内的缘宽的偏差较小。
另外，图7(b)示例的孔图案是半透光部的缘部R包围正方形的透光部的孔部H，再由遮光部A包围的形状，但孔图案不一定是正方形，也可以是正多边形(正六边形、正八边形等)及其它形状。这种情况时的直径能够设为多边形的内径。
另外，图7(c)是点图案的示例。
其中，中央的遮光部A由半透光部的缘部R包围而形成的点图案(例如直径约为2～20μm)又被透光部包围。其中，优选缘宽W在与上述线与间隔图案相同的范围内。并且，与中央的遮光部的正对着的两个边缘相邻的例如两侧的缘部R1、Rr的宽度实质上是与上述线与间隔图案相同的宽度。并且，与上述线与间隔图案一样，在光掩模面内的缘宽的偏差较小。
另外，图7(c)示例的点图案是半透光部的缘部R包围正方形的遮光部A，再由透光部包围的形状，但点图案不一定是正方形，也可以是正多边形(正六边形、正八边形等)及其它形状。这种情况时的直径能够设为多边形的内径。
以上在图7(a)～(c)示出了本发明的光掩模具有的转印用图案的具体例，当然这些图案仅是示例，不能限定为这些图案。
并且，优选在本发明的光掩模具有的转印用图案中没有遮光部和透光部直接相邻的部分。并且，当在转印用图案内具有由半透光部构成的缘部以外的半透光部时，优选该半透光部不具有与透光部直接相邻的部分。缘部以外的半透光部是根据与上述的侧蚀刻不同的形成方法得到的，在与透光部相邻时，将不容易维持线宽精度。
另外，本发明也提供平板显示器的制造方法，该制造方法包括准备本发明的光掩模，通过曝光装置将转印用图案转印在被转印体上。通过使用根据本发明得到的光掩模制造平板显示器，能够实现平板显示器的配线图案的微细化。
本发明的光掩模能够适合于通过平板显示器用的曝光装置转印该转印用图案。例如，能够使用如下的等倍曝光用投影仪曝光装置，该装置具有包含i线、h线、g线作为曝光光的光源(也称为宽波长光源)，光学系统的数值孔径(NA)为0.08～0.15、相干因子(σ)为0.4～0.9。或者，也可以使用具有上述宽波长光源的接近式曝光装置。
本发明的光掩模的用途没有限制。例如，线与间隔图案适合用于液晶显示装置的像素电极等，孔图案、点图案能够用于液晶显示装置的滤色器等。在这些图案中，通过具有细幅的半透光部的缘部，能够提高直径和间距较小的微细的图案的转印性。并且，在本发明中，能够防止由于数次描画而引起的对准偏差，因而具有坐标精度提高和能够精致地转印微细线幅等优点，对在被转印体上与其它光掩模的重合精度极其有利。
并且，本发明的光掩模除具有上述缘部的线与间隔图案等的转印用图案以外，也可以具有其它的转印用图案。在这种情况下，不妨碍在形成本发明的转印用图案之前或者在其中途或者在其之后实施其它转印用图案形成用的附加的其它工序。

Claims (18)

1.一种光掩模的制造方法，该光掩模具备如下转印用图案，该转印用图案是通过对在透明基板上形成的下层膜、蚀刻阻止膜及上层膜分别进行构图而形成的，其特征在于，该制造方法具有以下工序：
准备光掩模坯体的工序，所述光掩模坯体是在所述透明基板上顺序地层叠所述下层膜、所述蚀刻阻止膜及所述上层膜而得到的；
上层膜预备蚀刻工序，将在所述上层膜上形成的抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述上层膜；
蚀刻阻止膜蚀刻工序，至少将被蚀刻后的所述上层膜作为掩模来蚀刻所述蚀刻阻止膜；
下层膜蚀刻工序，至少将被蚀刻后的所述蚀刻阻止膜作为掩模来蚀刻所述下层膜；以及
上层膜侧蚀刻工序，至少将所述抗蚀剂图案作为掩模来对所述上层膜进行侧蚀刻，由此形成所述上层膜的边缘比所述下层膜的边缘后退了规定宽度量的缘部，
所述下层膜由能够通过所述上层膜的蚀刻剂进行蚀刻的材料形成，
所述蚀刻阻止膜由对所述上层膜的蚀刻剂具有耐性的材料形成。
2.根据权利要求1所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在所述上层膜侧蚀刻工序之后，将所述上层膜作为掩模来蚀刻所述蚀刻阻止膜，使得在所述缘部露出所述下层膜的表面。
3.根据权利要求1所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在所述上层膜侧蚀刻工序中，对于所形成的所述缘部，将所述规定宽度作为缘宽，当设该缘宽为W(μm)时，0<W≤1.0。
4.根据权利要求1所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在设所述下层膜的膜厚为时，A≤300。
5.根据权利要求1所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在所述上层膜侧蚀刻工序中，每单位时间的所述上层膜的平均侧蚀刻量为所述下层膜的平均侧蚀刻量的1.5倍以上。
6.根据权利要求1所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在设所述下层膜的膜厚为设所述上层膜的膜厚为时，B≥2A。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，所述转印用图案包括：
所述透明基板表面露出而形成的透光部；
在所述透明基板上层叠所述下层膜、所述蚀刻阻止膜和所述上层膜而得到的遮光部；以及
在所述透明基板上形成所述下层膜、或者所述下层膜和所述蚀刻阻止膜的层叠膜而形成的半透光部，
所述缘部是被夹着位于所述透光部和所述遮光部之间的固定宽度的所述半透光部。
8.根据权利要求1～6中任意一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述下层膜是针对在所述光掩模的曝光时使用的曝光光束的透射率为5％～80％的半透光膜。
9.根据权利要求1～6中任意一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述转印用图案包括线与间隔图案。
10.根据权利要求1～6中任意一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述转印用图案包括孔图案或者点图案。
11.根据权利要求1～6中任意一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述下层膜对于下述的光的相位移位量为60度以下，该光是指在所述光掩模的曝光时使用的曝光光束中包含的代表波长的光。
12.一种光掩模，该光掩模在透明基板上具备转印用图案，其特征在于，
所述转印用图案包括：
所述透明基板的表面露出而形成的透光部，
在所述透明基板上层叠下层膜、蚀刻阻止膜和上层膜而得到的遮光部，以及
与所述遮光部相邻且形成为规定宽度的缘部，该缘部是在所述透明基板上形成所述下层膜、或者所述下层膜和所述蚀刻阻止膜的层叠膜而成的，
所述下层膜由能够通过所述上层膜的蚀刻剂进行蚀刻的材料形成，
所述蚀刻阻止膜由对所述上层膜的蚀刻剂具有耐性的材料形成。
13.根据权利要求12所述的光掩模，其特征在于，
在设所述缘部的宽度为W(μm)时，0<W≤1.0。
14.根据权利要求12所述的光掩模，其特征在于，
在设所述下层膜的膜厚为时，A≤300。
15.根据权利要求12所述的光掩模，其特征在于，
在设所述下层膜的膜厚为设所述上层膜的膜厚为时，B≥2A。
16.根据权利要求12所述的光掩模，其特征在于，
所述转印用图案包括线与间隔图案。
17.根据权利要求12所述的光掩模，其特征在于，
所述转印用图案包括孔图案或者点图案。
18.一种平板显示器的制造方法，该制造方法包括：
准备权利要求12～17中任意一项所述的光掩模的工序；以及
通过曝光装置将所述转印用图案转印在被转印体上的工序。
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