CN107817648B - 光掩模的制造方法、光掩模以及显示装置的制造方法 - Google Patents

光掩模的制造方法、光掩模以及显示装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供光掩模的制造方法、光掩模以及显示装置的制造方法。能减少使用了光掩模的曝光工序中的杂散光的产生风险。一种光掩模的制造方法，该光掩模具有对透明基板上的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，该制造方法具有：遮光膜图案形成工序，对透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；半透光膜形成工序，在包含遮光膜图案的透明基板上形成半透光膜；透光部形成工序，部分地去除半透光膜、或半透光膜和遮光膜，从而形成透光部；半透光膜去除工序，去除遮光膜图案上的半透光膜，在去除工序，在成为半透光部的区域形成抗蚀剂图案，该抗蚀剂图案在半透光部和遮光部相邻的部分，在遮光部侧有附加了规定尺寸的余裕的尺寸。

Description

光掩模的制造方法、光掩模以及显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及在以液晶面板或有机EL(电致发光)面板为代表的显示装置的制造中有用的光掩模及其制造方法、以及使用了该光掩模的显示装置的制造方法。
背景技术
已知有如下的光掩模：其具备对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜进行图案形成而形成的转印用图案。半透光膜是使在光掩模的曝光中使用的曝光光部分透过的膜。根据包含该半透光膜的转印用图案，能够将在对被转印体上的抗蚀剂膜进行感光和显影时形成的抗蚀剂图案的膜厚或形状控制成期望的状态。具有这样的转印用图案的光掩模除了用于半导体装置以外，还有效用于上述显示装置的制造。
如上述那样的光掩模包含下述专利文献1、2记载的多色调光掩模。多色调光掩模为具有色调的光掩模，也称作灰色调掩模。此外，作为具有半透光部的其他光掩模，具有如下的相移掩模：使用使曝光光的相位反转的相移膜，利用透过了光掩模后的光的干扰作用，由此提高分辨率或焦深。
专利文献1：日本特开2005-257712号公报
专利文献2：日本特开2007-114759号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
多色调光掩模的转印用图案具有遮光部、透光部和半透光部这样的光透射率不同的3个以上的部分，由此想要在被转印体上形成具有多个残留膜厚的抗蚀剂图案。在加工在被转印体上形成的薄膜时，该抗蚀剂图案被用作蚀刻掩模。在该情况下，在使用抗蚀剂图案进行第1蚀刻，接着对抗蚀剂图案进行减膜时，减膜后的抗蚀剂图案成为与第1蚀刻时不同的形状。因此，能够使用与第1蚀刻不同的形状的蚀刻掩模进行第2蚀刻。这样，多色调光掩模可以说是具有相当于多张光掩模的功能的光掩模，主要能够减少显示装置的制造所需的光掩模的张数，有助于提高生产效率。
上述专利文献1、2记载的多色调光掩模具有转印用图案，该转印用图案除了具有透明基板露出的透光部和使用了遮光膜的遮光部以外，还具有使用了使曝光光部分透过的半透光膜的半透光部。因此，例如考虑通过适当控制半透光部的光透射率或针对透射光的相位特性等，能够使在被转印体上形成的抗蚀剂图案的部分厚度或其截面形状等发生变化。因此，在设计多色调光掩模时，设定针对曝光时使用的光(曝光光)的期望的透射率或相位特性，选择适合该多色调光掩模的膜材料或膜厚，准备好成膜条件，由此能够形成具有期望的光特性的多色调光掩模。
但是，在专利文献1中记载了通过以下的方法制造的多色调光掩模(灰色调掩模)(参照图7和图8)。
首先，准备图7的(a)所示的光掩模坯体100。该光掩模坯体100在透明基板101上形成遮光膜102，在其上涂覆正性抗蚀剂而形成了抗蚀剂膜103。
接着，在使用激光描绘机等在抗蚀剂膜103上进行描绘(第1描绘)后，进行显影。由此，在与半透光部对应的区域(A区域)中，去除抗蚀剂膜103。此外，通过抗蚀剂膜103的残留，在与遮光部对应的区域(B区域)和与透光部对应的区域(C区域)中形成抗蚀剂图案103a(参照图7的(b))。
接着，将抗蚀剂图案103a作为掩模来对遮光膜102进行蚀刻(第1蚀刻)，由此在与遮光部对应的区域(B区域)和与透光部对应的区域(C区域)中形成遮光膜图案102a(参照图7的(c))。
接着，去除覆盖遮光膜图案102a的抗蚀剂图案103a(参照图7的(d))。由此得到带遮光膜图案基板。
到此为止是第1次光刻工序(描绘、显影、蚀刻)，在该阶段中，划定与半透光部对应的区域(A区域)。
接着，在上述带遮光膜图案基板的整个面上形成半透光膜104(参照图7的(e))。由此形成A区域的半透光部。
接着，在半透光膜104的整个面上涂覆正性抗蚀剂而形成抗蚀剂膜105(参照图8的(f))。
接着，在抗蚀剂膜105上进行描绘(第2描绘)后，进行显影。由此，在与透光部对应的区域(C区域)中，去除抗蚀剂膜105。此外，通过抗蚀剂膜105的残留，在与遮光部对应的区域(B区域)和与半透光部对应的区域(A区域)中形成抗蚀剂图案105a(参照图8的(g))。
接着，将抗蚀剂图案105a作为掩模，对进行半透光膜104和遮光膜图案102a进行蚀刻(第2蚀刻)，由此在与透光部对应的区域(C区域)中使透明基板101露出(参照图8的(h))。由此，在与遮光部对应的区域(B区域)形成遮光膜图案102b，在与半透光部对应的区域(A区域)和与遮光部对应的(B区域)形成半透光膜图案104a。另外，在第2蚀刻工序中，通过用蚀刻特性相同或近似的材料形成半透光膜104和遮光膜102，能够连续地对2个膜进行蚀刻。
接着，去除覆盖半透光膜图案104a的抗蚀剂图案105a(参照图8的(i))。
综上所述，多色调光掩模(灰色调掩模)110完成。
这样，在专利文献1记载的制造方法中，通过两次的光刻工序(描绘、显影、蚀刻)，分别对遮光膜102和半透光膜104进行图案形成，形成具有遮光部、透光部和半透光部的转印用图案。如图8的(i)所示，在具有该转印用图案的多色调光掩模110中，成为遮光部的B区域的整个区域形成为遮光膜和半透光膜的层叠膜。
另一方面，在专利文献2中记载了具有图10的(1)所示的多色调光掩模(具有色调的光掩模)。在该光掩模200中，在透明基板201上混合存在遮光区域、半透明区域和透射区域。遮光区域中依次层叠存在遮光膜214和半透明膜213，在半透明区域中仅存在半透明膜213。半透明膜213具有针对曝光光的防反射功能。透明区域为遮光膜214和半透明膜213中的任意一方都不存在的区域。
以下，使用图9和图10，对专利文献2记载的光掩模的制造方法进行说明。
首先，准备图9的(a)所示的光掩模坯体203。该光掩模坯体203在透明基板201上形成了遮光膜202。
接着，如图9的(b)所示，在遮光膜202上涂覆抗蚀剂，由此形成抗蚀剂膜204。
接着，如图9的(c)所示，利用激光等能量线205，对遮光膜202上的抗蚀剂膜204进行图案描绘。
接着，如图9的(d)所示，在用规定的显影液使抗蚀剂膜204显影后，进行清洗，由此形成抗蚀剂图案206。
接着，如图9的(e)所示，对在抗蚀剂图案206的开口部上露出的遮光膜202进行蚀刻，由此形成遮光膜图案207。
接着，如图9的(f)所示，去除覆盖着遮光膜图案207的抗蚀剂图案206。由此得到带遮光膜图案基板208。
接着，如图9的(g)所示，在带遮光膜图案基板208的整个面上形成半透明膜209。
接着，如图10的(h)所示，在半透明膜209上涂覆抗蚀剂，由此形成抗蚀剂膜210。
接着，如图10的(i)所示，利用激光等能量线211，对半透明膜209上的抗蚀剂膜210进行图案描绘。
接着，如图10的(j)所示，在用规定的显影液使抗蚀剂膜210显影后，进行清洗，由此形成抗蚀剂图案212。
接着，如图10的(k)所示，对从抗蚀剂图案212露出的半透明膜209及其下方的遮光膜图案207进行蚀刻，由此形成半透明膜图案213和遮光膜图案214。
接着，如图10的(l)所示，去除残留在遮光膜图案214上的抗蚀剂图案212。由此得到具有色调的光掩模200。
在以上的制造方法中，通过第1次掩模图案制版对遮光膜202进行图案形成，通过第2次掩模图案制版对半透明膜209和遮光膜202进行图案形成，由此使上层的半透明膜图案213与下层的遮光膜图案207的位置对准。此外，使用不具有防止遮光膜202的表面反射的手段的光掩模坯体203。另一方面，在使用在遮光膜上预先设有低反射层的通用的光掩模坯体的情况下，首先通过蚀刻全部去除遮光膜上的低反射膜，在获得使遮光膜露出的基板后，进行上述第1次光刻工序。
但是，本发明人研究的结果，可知上述专利文献1、2所述的多色调光掩模中分别具有应该解决的技术课题。
专利文献1记载的多色调光掩模具有透明基板露出的透光部、在透明基板上形成半透光膜而成的半透光部、及在透明基板上依次层叠有遮光膜和半透光膜的遮光部。
在光掩模中使用的遮光膜中，很多时候在其表面侧形成有防反射层。这是为了在光掩模的制造工序或使用了光掩模的曝光工序中，抑制无用的光反射。例如，在光掩模的制造工序中，通过抑制描绘光的反射，提高了图案的尺寸(CD；Critical Dimension：临界尺寸)精度。此外，在使用了光掩模的曝光工序(例如曝光光的波长λ＝365～436nm)中，通过抑制曝光光的反射，防止了由于曝光装置内的杂散光的产生引起的转印性的劣化。换言之，假设在遮光膜的表面侧形成的防反射层调整了适合于实现这样的光学功能的光学物性(折射率n、消光系数k)或膜厚。
但是，在专利文献1记载的光掩模中，在遮光膜上层叠半透光膜而形成了遮光部。因此，即使在遮光膜的表面侧设有防反射层，由于其上存在的半透光膜，光的反射、干扰的行为发生改变，所以也存在未充分活用如上所述进行了调整的防反射功能的难题。
另一方面，在专利文献2记载的光掩模中使用具有针对曝光光的防反射功能的半透明膜。但是，在该情况下具有如下这样的课题。
半透明膜不仅需要针对曝光光的反射率，在其透射率方面，也需要具有与用途对应的期望的数值。一般而言，半透明膜中求出的光透射率根据用途或者掩模用户使用的加工条件而不同，其范围涉及到5～60％左右。因此，在想要获得针对特定用途具有期望规格的光掩模时，不仅需要调整针对曝光光的反射率，还需要调整透射率的值。
但是，在为了使针对曝光光的透射率为期望的值而改变了半透明膜的膜厚时，不仅透射率改变，反射率的值也会改变。因此，不容易将透射率和反射率双方独立地设定为期望的值。进一步而言，在改变了半透明膜的膜厚时，半透明膜的相位特性也会改变。因此，根据想要通过曝光获得的电子设备的种类和精度的不同，对由于相移作用引起的光的干扰产生影响，有可能无法获得良好的转印性。
此外，在专利文献2中，关于半透明膜的光透射率和光反射率的控制，通过各膜质的调整及其厚度的选择来实现。具体而言，通过改变溅射条件、添加若干的添加物、或者改变其密度、改变结晶性(粒径)、在膜中混入孔隙(气泡)等，调整外观上的n(折射率)、k(消光系数：Extinction Coefficient)。
但是，新得到具有期望的物性的膜作为应用于光掩模的膜是绝不容易的。本来找出满足最低限度的特性的光学膜来作为光掩模的光学膜的情况本身就需要一定的研发努力。例如，关于某个光学膜，即使找出在溅射等成膜条件下不容易产生缺陷的气体种类或气体流量，针对在该成膜条件下形成的膜，需要满足多种请求规格，例如药品耐性、蚀刻特性、耐光性、与抗蚀剂的紧密贴合性等。因此，为了找出具有期望的物性的新膜，在很多条件下的试错是不可避免的。而且，每当制造新的光掩模制品时，都寻找在各个制品中满足掩模用户期望的光透射率或相位特性的、具有适合的n值、k值的膜难说是现实的。
此外，在专利文献2记载的制造方法中，如上所述，在使用遮光膜上预先设置有低反射层的通用的光掩模坯体的情况下，首先通过对遮光膜上的低反射膜全部进行蚀刻而去除。因此，在对光掩模坯体进行最初的描绘时，在遮光膜的表面不存在抑制描绘光的反射的部件。因此，存在无法充分得到描绘时的尺寸精度(所谓CD特性)的风险。使用激光描绘装置的很多FPD(Flat Panel Display：平板显示器)用描绘装置使用410～420(nm)左右的波长的光作为描绘光。假设在对具有不存在防反射效果的遮光膜的光掩模坯体进行了描绘时，也有可能在描绘时在抗蚀剂膜内产生由于入射光和反射光的干扰引起的驻波。其结果，在通过描绘后的显影而形成的抗蚀剂图案的截面上有时产生不期望的凹凸。在该情况下，在将抗蚀剂图案作为掩模来对遮光膜进行蚀刻时，产生使遮光膜的尺寸精度(CD)劣化的不良情况。
本发明人设想了如在遮光膜表面未设有防反射功能、光反射率超过30％的情况，着眼于减少在光掩模坯体等光掩模基板中产生的光反射的问题。
本发明的目的在于提供能够在使用了光掩模的曝光工序中减少杂散光的产生风险的光掩模的制造方法和光掩模。
(解决问题的手段)
(第1方式)
本发明的第1方式是一种光掩模的制造方法，该光掩模具有对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，该光掩模的制造方法具有：
遮光膜图案形成工序，对所述透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；
半透光膜形成工序，在包含所述遮光膜图案的所述透明基板上形成半透光膜；
透光部形成工序，部分地去除所述半透光膜、或所述半透光膜和所述遮光膜，从而形成所述透光部；以及
半透光膜去除工序，去除所述遮光膜图案上的所述半透光膜，
在所述半透光膜去除工序中，在成为所述半透光部的区域中形成抗蚀剂图案，
所述抗蚀剂图案在所述半透光部和所述遮光部相邻的部分中，在所述遮光部侧具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸。
(第2方式)
本发明的第2方式是一种光掩模的制造方法，该光掩模具备对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，该光掩模的制造方法具有：
遮光膜图案形成工序，对所述透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；
半透光膜形成工序，在包含所述遮光膜图案的所述透明基板上形成半透光膜；
透光部形成工序，通过对所述半透光膜进行图案形成，形成所述透光部，并且去除所述遮光膜图案上的所述半透光膜，
在所述透光部形成工序中，在成为所述半透光部的区域中形成抗蚀剂图案，
所述抗蚀剂图案在所述半透光部和所述遮光部相邻的部分中，在所述遮光部侧具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸。
(第3方式)
本发明的第3方式是根据上述第1方式或第2方式所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，在设所述余裕的尺寸为M1(μm)时，为0.2<M1。
(第4方式)
本发明的第4方式是根据上述第1～第3方式中的任意一项所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，在设所述余裕的尺寸为M1(μm)、与所述半透光部相邻的所述遮光部的尺寸为S(μm)时，为0.2<M1≤0.7S。
(第5方式)
本发明的第5方式是根据上述第1～第4方式中的任意一项所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，所述遮光膜在表面侧具有防反射层，所述遮光膜的针对曝光光的代表波长的光反射率小于30％。
(第6方式)
本发明的第6方式是根据上述第5方式所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，将所述遮光膜和所述半透光膜层叠起来时的针对曝光光的代表波长的光反射率为35％以上。
(第7方式)
本发明的第7方式是根据上述第1～第6方式中的任意一项所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻，且所述半透光膜的蚀刻所需时间HT与所述遮光膜的蚀刻所需时间OT之比HT：OT为1：3～1：20。
(第8方式)
本发明的第8方式是根据上述第1～第7方式中的任意一项所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻，且所述遮光膜的平均蚀刻速率OR与所述半透光膜的蚀刻速率HR之比OR：HR为1.5：1～1：5。
(第9方式)
本发明的第9方式是根据上述第1～第8方式中的任意一项所记载的光掩模的制造方法，其特征在于，所述半透光膜针对曝光光的代表波长具有3～60％的透射率。
(第10方式)
本发明的第10方式是一种光掩模，该光掩模具备对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，
所述透光部是所述透明基板的表面露出而成的，
所述半透光部是在所述透明基板上形成有所述半透光膜而成的，
所述遮光部在所述透明基板上形成有所述遮光膜，并且沿着与所述半透光部相邻的边缘，具有在所述遮光膜上层叠有所述半透光膜的余裕部。
(第11方式)
本发明的第11方式是根据上述第10方式所记载的光掩模，其特征在于，在设所述余裕部的尺寸为M1(μm)时，为0.2<M1。
(第12方式)
本发明的第12方式是根据上述第10方式或第11方式所记载的光掩模，其特征在于，在设所述余裕部的尺寸为M1(μm)、与所述半透光部相邻的所述遮光部的尺寸为S(μm)时，为0.2<M1≤0.7S。
(第13方式)
本发明的第13方式是根据上述第10～第12方式中的任意一项所记载的光掩模，其特征在于，所述遮光部中的除所述余裕部以外的区域的针对曝光光的代表波长的光反射率小于30％。
(第14方式)
本发明的第14方式是根据上述第10～第13方式中的任意一项所记载的光掩模，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻。
(第15方式)
本发明的第15方式是一种显示装置的制造方法，其中，该显示装置的制造方法包含：准备利用上述第1～第9方式中的任意一项所记载的制造方法而制成的光掩模或上述第10～第14方式中的任意一项所记载的光掩模的工序；以及
使用曝光装置对所述光掩模的转印用图案进行曝光，由此在被转印体上转印所述转印用图案的工序。
(发明的效果)
根据本发明，能够减少使用光掩模的曝光工序中的杂散光的产生风险。
附图说明
图1是用曲线图形式示出针对表面膜不同的多个光掩模坯体的光反射率的图。
图2的(a)～(g)是示出本发明的第1实施方式的光掩模的制造工序的侧剖视图(之一)。
图3的(h)～(m)是示出本发明的第1实施方式的光掩模的制造工序的侧剖视图(之二)。
图4的(a)～(e)是示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造工序的侧剖视图(之一)。
图5的(f)～(i)是示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造工序的侧剖视图(之二)。
图6是示出本发明的实施方式的光掩模的结构的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的X－X剖视图。
图7的(a)～(e)是示出第1现有技术的光掩模的制造工序的侧剖视图(之一)。
图8的(f)～(i)是示出第1现有技术的光掩模的制造工序的侧剖视图(之二)。
图9的(a)～(g)是示出第2现有技术的光掩模的制造工序的侧剖视图(之一)。
图10的(h)～(l)是示出第2现有技术的光掩模的制造工序的侧剖视图(之二)。
标号说明
1：光掩模坯体；2：透明基板；3：遮光膜；4：第1抗蚀剂膜；5：半透光膜；6：第2抗蚀剂膜；7：第3抗蚀剂膜；10：光掩模；11：透光部；12：半透光部；13：遮光部；14：余裕部。
具体实施方式
本发明人为了解决上述课题，进行了深刻研究。而且，在该研究过程中，进行了关于透明基板表面的膜的状态不同的光掩模坯体的光反射率的调查和研究。
图1是用曲线图形式示出本发明人针对多个不同的光掩模坯体研究光反射率后的结果的图。
在图1中，曲线图的纵轴取光的反射率(％)、横轴取光的波长(nm)。在该调查中，以下述(1)～(5)的光掩模坯体为对象，对各个光掩模坯体的表面照射波长250～800nm的光，测量了反射率。
(1)带遮光膜光掩模坯体
(2)带遮光膜光掩模坯体+半透光膜(蚀刻时间：0秒)
(3)(2)+蚀刻(蚀刻时间：8秒)
(4)(2)+蚀刻(蚀刻时间：10秒)
(5)(2)+蚀刻(蚀刻时间：12秒)
另外，在使用了光掩模的曝光工序中使用的曝光光的波长主要为300～450nm，单独使用i线、h线和g线的情况或者设为包含全部这些线的365～436nm的波段的情况较多。此外，在本说明书中，在用2个值来规定某个范围时使用的“～”的符号具有“下限值以上且上限值以下”的意思。
上述(1)的光掩模坯体是通过溅射法在透明基板上形成包含铬(Cr)的遮光膜而得到的光掩模坯体。遮光膜设为膜厚为
Figure BDA0001399884880000101
材料为CrOCN。但是，在遮光膜的表层部分形成有由膜厚
Figure BDA0001399884880000102
的Cr化合物(组成CrO)构成的防反射层。
上述(2)的光掩模坯体是通过溅射法在上述(1)的光掩模坯体的遮光膜上形成包含铬(Cr)的半透光膜，具体而言，以膜厚
Figure BDA0001399884880000103
层叠并形成由CrON构成的半透光膜而得到的。该光掩模坯体具有的半透光膜针对曝光光的代表波长(这里为i线)的透射率为17％(设透明基板的透射率为100％)。
上述(3)的光掩模坯体是以适量蚀刻(Just etching)时间的8秒对上述(2)的光掩模坯体具备的半透光膜进行了蚀刻而得到的。半透光膜的蚀刻使用Cr用蚀刻液来进行。
上述(4)的光掩模坯体是以比适量蚀刻时间长2秒的10秒对上述(2)的光掩模坯体具备的半透光膜进行了蚀刻而得到的。
上述(5)的光掩模坯体是以比适量蚀刻时间长4秒的12秒对上述(2)的光掩模坯体具备的半透光膜进行了蚀刻而得到的。
在观察上述(1)的光掩模坯体的反射率时，可在作为上述曝光光的波段的365～436nm的波段中，充分抑制光的反射。具体而言，曝光光的波段中的光反射率示出低于20％的较低的值，特别是，针对h线、g线的反射率低于15％。
但是，在观察上述(2)的光掩模坯体的反射率时，与上述(1)的光掩模坯体相比，在从250nm到超过700nm的宽波段中，表面的反射率上升。具体而言，曝光光的波段中的光的反射率示出35％以上，特别是针对i线的反射率超过了40％。
在观察上述(3)的光掩模坯体的反射率时，与上述(2)的光掩模坯体相比，在250nm至550nm的波段中，表面的反射率下降。具体而言，曝光光的波段中的光的反射率低于25％，特别是，针对i线的反射率低于20％。
在观察上述(4)的光掩模坯体的反射率时，与上述(3)的光掩模坯体相比，在250nm至800nm的全部波段中，表面的反射率上升。具体而言，曝光光的波段中的光的反射率为35％以下，但超过了30％。
在观察上述(5)的光掩模坯体的反射率时，与上述(4)的光掩模坯体相比，在250nm至800nm的全部波段中，表面的反射率上升。具体而言，曝光光的波段中的光的反射率示出35％以上。
上述(2)的光掩模坯体的反射率比上述(1)的光掩模坯体高的理由认为是因为：通过用半透光膜覆盖遮光膜的表面，几乎无法获得利用遮光膜的防反射层的防反射效果。
上述(3)的光掩模坯体的反射率比上述(2)的光掩模坯体低的理由认为是因为：将适量蚀刻时间应用于半透光膜的蚀刻时间来去除半透光膜，发挥了露出于表面的防反射层的效果。此外，上述(3)的光掩模坯体的反射率不与上述(1)的光掩模坯体相同的理由认为是因为：在通过溅射法等对半透光膜进行成膜时，半透光膜的成分进入遮光膜表层的防反射层内，然后，即使通过蚀刻去除半透光膜，遮光膜的状态也不成为与成膜时完全相同的状态。
上述(4)的光掩模坯体的反射率比上述(3)的光掩模坯体高的理由是因为：通过将比适量蚀刻时间长的时间(过度蚀刻时间)应用于半透光膜的蚀刻时间，遮光膜的表面受到损伤，在该表层部的防反射层产生了膜减少。
上述(5)的光掩模坯体的反射率比上述(4)的光掩模坯体高的理由认为是因为：半透光膜的过度蚀刻时间进一步变长，由此遮光膜的表面受到更大的损伤，防反射层的膜减少进一步推进。
基于以上的研究结果，下面，对本发明的具体实施方式进行说明。
<第1实施方式的光掩模的制造方法>
本发明的第1实施方式的光掩模的制造方法如下所述。
该光掩模具有对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，该光掩模的制造方法具有：
遮光膜图案形成工序，对所述透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；
半透光膜形成工序，在包含所述遮光膜图案的所述透明基板上形成半透光膜；
透光部形成工序，部分地去除所述半透光膜、或所述半透光膜和所述遮光膜，从而形成所述透光部；以及
半透光膜去除工序，去除所述遮光膜图案上的所述半透光膜，
在所述半透光膜去除工序中，在成为所述半透光部的区域中形成抗蚀剂图案，
所述抗蚀剂图案在所述半透光部和所述遮光部相邻的部分中，在所述遮光部侧具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸。
图2和图3是示出本发明的第1实施方式的光掩模的制造工序的侧剖视图。
另外，图中的A区域为与半透光部对应的区域，B区域为与遮光部对应的区域，C区域为与透光部对应的区域。换言之，A区域为半透光部的形成区域，B区域为遮光部的形成区域，C区域为透光部的形成区域。
(光掩模坯体准备工序)
首先，准备图2的(a)所示的光掩模坯体1。该光掩模坯体1是在透明基板2上形成遮光膜3并且在遮光膜3上层叠第1抗蚀剂膜4而形成的。
透明基板2能够使用石英玻璃等透明材料构成。透明基板2的大小或厚度未受到限制。如果将光掩模坯体1用于显示装置的制造，则能够使用一边的长度为300～2000mm、厚度为5～25mm左右的具有四边形的主面的透明基板2。
遮光膜3在其表面侧(与透明基板2的相反侧)的表层部分具有防反射层(未图示)。遮光膜3针对曝光光的代表波长的光反射率优选为小于30％，更优选为25％以下。更优选的是，遮光膜3针对曝光光的代表波长(例如i线)的反射率为20％以下。此外，优选针对i线、h线、g线全部为25％以下的反射率。此外，遮光膜3针对在光掩模的制造工序中使用的描绘光(波长410～420nm)的反射率也优选为小于30％，更优选为25％以下。遮光膜3为由Cr或Cr化合物构成的膜，其膜厚为
Figure BDA0001399884880000131
其OD(光学浓度)为3以上。遮光膜3中的防反射层的厚度为
Figure BDA0001399884880000132
左右。遮光膜3的成膜方法能够使用例如溅射法等公知方法。
第1抗蚀剂膜4能够使用EB(electron beam：电子束)抗蚀剂、光致抗蚀剂等来形成。这里，作为一例，假设使用光致抗蚀剂。第1抗蚀剂膜4能够通过在遮光膜3上涂覆光致抗蚀剂而形成。光致抗蚀剂可以为正性、负性中的任意一个，这里假设使用正性的光致抗蚀剂。第1抗蚀剂膜4的膜厚能够设为
Figure BDA0001399884880000133
左右。
(遮光膜图案形成工序)
遮光膜图案形成工序具有第1抗蚀剂图案形成工序、遮光膜蚀刻工序和第1抗蚀剂剥离工序。
(第1抗蚀剂图案形成工序)
在第1抗蚀剂图案形成工序中，如图2的(b)所示，通过对第1抗蚀剂膜4进行图案形成，形成第1抗蚀剂图案4a。在该工序中，针对上述光掩模坯体1，使用描绘装置描绘期望的图案(第1描绘)。用于描绘的能量线使用电子束或激光束等，这里假设使用激光束(波长410～420nm)。由于遮光膜具有的防反射层，可进行CD精度高的描绘。在针对光掩模坯体1进行描绘以后，当进行了显影时，形成第1抗蚀剂图案4a。
(遮光膜蚀刻工序)
在遮光膜蚀刻工序中，如图2的(c)所示，将第1抗蚀剂图案4a作为掩模来对遮光膜3进行蚀刻。由此，通过蚀刻去除露出于第1抗蚀剂图案4a的开口部的遮光膜3。遮光膜3的蚀刻可以为干蚀刻，也可以为湿蚀刻。在上述光掩模坯体1中，用由Cr或Cr化合物构成的膜构成了遮光膜3，所以能够应用使用了Cr用的蚀刻液的湿蚀刻。由此，对透明基板2上的遮光膜3进行图案形成而形成遮光膜图案3a。
另外，湿蚀刻有时在膜截面产生少量的边蚀刻，但在附图中省略该内容。在需要考虑该少量的边蚀刻对CD精度产生的影响的情况下，在使用上述描绘装置进行描绘时预先对描绘数据实施数据加工即可。具体而言，减小第1抗蚀剂图案4a的开口尺寸以抵消由于边蚀刻引起的遮光部的尺寸的减小量即可。
(第1抗蚀剂剥离工序)
在第1抗蚀剂剥离工序中，如图2的(d)所示，剥离第1抗蚀剂图案4a。由此得到带遮光膜图案3a的透明基板2。
(半透光膜形成工序)
接着，如图2的(e)所示，在包含遮光膜图案3a的透明基板2上形成半透光膜5。半透光膜5通过规定的成膜方法而形成在透明基板2的整个面上。作为半透光膜5的成膜方法，能够与上述遮光膜3同样使用溅射法等公知方法。这里，假设用能够通过与遮光膜3相同的蚀刻剂进行蚀刻的材料形成半透光膜5。具体而言，与上述遮光膜3同样，用由Cr或Cr化合物构成的膜形成半透光膜5。
半透光膜5针对光掩模10(参照图6)的曝光中使用的曝光光所包含的代表波长的光透射率优选为3～60％，更优选为10～50％。这里记述的光透射率为设透明基板2的光透射率为100％时的值。此外，曝光光是基于包含i线、h线、g线的宽波长光源的曝光光或以其中任意一个为代表波长而选择性使用的曝光光。
在半透光膜5中，i线～g线的波长区域中的光透射率的偏差优选为0～8％。这里记述的半透光膜5的光透射率的偏差为设针对i线的透射率为Ti(％)、针对g线的透射率为Tg(％)时的Ti与Tg之差的绝对值。
半透光膜5具有的曝光光的相移量优选为90度以下，更优选为5～60度。该相移量也假设针对上述选择波长。因此，为了满足该条件，优选调整半透光膜5的膜质和膜厚。半透光膜5的膜厚根据期望的光透射率而改变，但能够设为大概
Figure BDA0001399884880000141
的范围。
(第2抗蚀剂膜形成工序)
接着，如图2的(f)所示，在半透光膜5上层叠形成第2抗蚀剂膜6。与上述第1抗蚀剂膜4同样，第2抗蚀剂膜6能够通过涂覆光致抗蚀剂而形成。
(第2抗蚀剂图案形成工序)
接着，如图2的(g)所示，通过对第2抗蚀剂膜6进行图案形成，形成第2抗蚀剂图案6a。在该工序中，针对光掩模坯体1，与上述第1描绘同样，在使用描绘装置描绘期望的图案(第2描绘)后，通过使第2抗蚀剂膜6显影，形成第2抗蚀剂图案6a。第2抗蚀剂图案6a为用于形成光掩模的透光部的抗蚀剂图案。第2抗蚀剂图案6a覆盖与半透光部对应的区域A和与遮光部对应的区域B，另一方面，在与透光部对应的区域C中具有开口。
此外，第2抗蚀剂图案6a为用于在与遮光部(B区域)相邻的透光部(C区域)中的连续地蚀刻去除遮光膜3和半透光膜5的抗蚀剂图案，且为用于在与半透光部(A区域)相邻的透光部(C区域)中的蚀刻去除半透光膜5的抗蚀剂图案。但是，根据转印用图案的设计的不同，第2抗蚀剂图案6a能够为仅用于前者或仅用于后者的情况。
在后述的透光部形成工序中，在伴随半透光膜5的蚀刻或半透光膜5和遮光膜3的蚀刻的一些边蚀刻对CD精度产生影响的情况下，还能够对第2描绘用的描绘数据实施数据加工以便预先成为与边蚀刻的尺寸量对应的小开口。
(透光部形成工序)
接着，如图3的(h)所示，将第2抗蚀剂图案6a作为掩模对露出于第2抗蚀剂图案6a的开口部的半透光膜5进行蚀刻，在具有由此露出的遮光膜3的情况下，接着半透光膜5的蚀刻而继续对遮光膜3进行蚀刻。由此，在与透光部对应的区域C中，部分去除半透光膜5、或半透光膜5和遮光膜3。其结果，在区域C中，通过使透明基板2的表面露出，形成透光部11(参照图6)。
这里，在用由Cr或Cr化合物构成的膜形成了遮光膜3和半透光膜5的情况下，能够应用使用了Cr用的蚀刻液的湿蚀刻。此外，在遮光膜3和半透光膜5均由能够理由相同的蚀刻剂进行蚀刻的材料形成的情况下，半透光膜5的蚀刻所需时间HT与遮光膜(包含防反射层在内)3的蚀刻所需时间OT之比HT：OT优选为1：3～1：20。更优选的是，HT：OT为1：5～1：10。此外，遮光膜(包含防反射层在内)3的平均蚀刻速率OR与半透光膜5的蚀刻速率HR之比OR：HR能够为1.5：1～1：5，优选为1：1～1：5。
(第2抗蚀剂剥离工序)
接着，如图3的(i)所示，剥离第2抗蚀剂图案6a。在该阶段中，与遮光部对应的区域B整体成为遮光膜3和半透光膜5的层叠构造。
(半透光膜去除工序)
半透光膜去除工序具有第3抗蚀剂膜形成工序、第3抗蚀剂图案形成工序和半透光膜蚀刻工序。
(第3抗蚀剂膜形成工序)
在第3抗蚀剂膜形成工序中，如图3的(j)所示，在半透光膜5上层叠形成第3抗蚀剂膜7。与上述第1抗蚀剂膜4和第2抗蚀剂膜6同样，第3抗蚀剂膜7能够通过涂覆光致抗蚀剂而形成。
(第3抗蚀剂图案形成工序)
在第3抗蚀剂图案形成工序中，如图3的(k)所示，通过对第3抗蚀剂膜7进行图案形成，在成为半透光部的区域(A区域)中形成第3抗蚀剂图案7a。在该工序中，针对光掩模坯体1，与上述第1描绘和第2描绘同样，在使用描绘装置描绘期望的图案(第3描绘)后，通过使第3抗蚀剂膜7显影，形成第3抗蚀剂图案7a。第3抗蚀剂图案7a为用于在与遮光部对应的区域B中去除覆盖着遮光膜3的半透光膜5的抗蚀剂图案。第3抗蚀剂图案7a覆盖与半透光部对应的区域A，另一方面，在与遮光部对应的区域B中具有开口。
但是，考虑在第2抗蚀剂图案6a与第3抗蚀剂图案7a之间产生对齐偏差，需要对应用于第3描绘的描绘数据进行附加规定余裕的数据加工。具体而言，在产生了上述对齐偏差的情况下，也如下那样设定第3抗蚀剂图案7a的尺寸，以便在半透光部(A区域)和遮光部(B区域)的边界中使第3抗蚀剂图案7a的边缘部分可靠地覆盖半透光膜5。即，在半透光部和遮光部相邻的部分中，第3抗蚀剂图案7a在遮光部侧(B区域侧)具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸。在图3的(k)中，用M1(μm)表示第3抗蚀剂图案7a中的余裕的尺寸。这里所指的余裕的尺寸M1为相邻的半透光部(A区域)和遮光部(B区域)的排列方向上的宽度的尺寸。
在假设了能够在光掩模的制造工序中产生的对齐偏差时，余裕的尺寸M1(μm)优选为0.2<M1，更优选为0.5≤M1。此外，如果仅考虑对齐偏差，则余裕的尺寸M1(μm)比与半透光部(A区域)相邻的遮光部(B区域)中的与余裕的宽度相同的方向、即彼此相邻的半透光部(A区域)和遮光部(B区域)的排列方向的尺寸S(μm)小即可。但是，在将余裕的尺寸M1设定得过大时，半透光膜5覆盖与遮光部对应的B区域的大部分，所以在曝光时产生杂散光的风险增加。所以，现实中，用半透光膜5覆盖超过了遮光部13的尺寸S的70％的区域的情况具有如下倾向：在后述的半透光膜去除工序中去除了遮光膜3上的半透光膜5时，在遮光部中露出的遮光膜3的面积过小而无法充分获得防反射的效果。因此，相对于与半透光部相邻的遮光部的尺寸S(μm)，余裕的尺寸M1(μm)优选为M1≤0.7S，更优选为M1≤0.5S，更优选的是为M1≦0.3S，优选以规定程度确保防反射层的表面的露出比例。
另外，这里所指的余裕的尺寸为针对与遮光部相邻的半透光部的一个边缘的尺寸。因此，如果为两侧被遮光部夹持的半透光部，则在两侧的边缘分别以上述尺寸M1来设定余裕。
此外，半透光部(A区域)和透光部(C区域)相邻的部分由第3抗蚀剂图案7a覆盖，所以无需进行数据加工。
(半透光膜蚀刻工序)
在半透光膜蚀刻工序中，如图3的(l)所示，将第3抗蚀剂图案7a作为掩模对露出于第3抗蚀剂图案7a的开口部的半透光膜5进行蚀刻。由此，在与遮光部对应的区域B中，通过蚀刻去除遮光膜图案3a上的半透光膜5。此外，在去除了半透光膜5的部分中，遮光膜3的表面、即防反射层的表面露出。
如上所述，在对半透光膜5进行蚀刻的情况下，在应该通过蚀刻去除的半透光膜5的下方存在遮光膜3，所以蚀刻终点的检测变得重要。特别是，在半透光膜5和遮光膜3由能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻的材料形成的情况下，通过过剩地进行半透光膜5的蚀刻，遮光膜3的表层部存在的防反射层存在受到损伤的风险，所以蚀刻终点的检测变得更加重要。有关该点将后述。
(第3抗蚀剂剥离工序)
接着，如图3的(m)所示，剥离第3抗蚀剂图案7a。
通过以上的工序，图6所示的光掩模10完成。在该光掩模10中，在上述半透光膜去除工序中去除了遮光膜图案3a上的半透光膜5，由此遮光膜3的表面(防反射层的表面)的露出面积增加。因此，在使用了光掩模10的曝光工序中，能够减少杂散光的产生风险。
<第2实施方式的光掩模的制造方法>
本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法如下所述。
一种光掩模的制造方法，该光掩模具备对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，该光掩模的制造方法具有：
遮光膜图案形成工序，对所述透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；
半透光膜形成工序，在包含所述遮光膜图案的所述透明基板上形成半透光膜；
透光部形成工序，通过对所述半透光膜进行图案形成，形成所述透光部，并且去除所述遮光膜图案上的所述半透光膜，
在所述透光部形成工序中，在成为所述半透光部的区域中形成抗蚀剂图案，
所述抗蚀剂图案在所述半透光部和所述遮光部相邻的部分中，在所述遮光部侧具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸
图4和图5是示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造工序的侧剖视图。
另外，在该第2实施方式中，对与上述第1实施方式相对应的部分标注相同标号进行说明。
(光掩模坯体准备工序)
首先，准备图4的(a)所示的光掩模坯体1。与上述第1实施方式同样，该光掩模坯体1是在透明基板2上形成遮光膜3并且在遮光膜3上层叠第1抗蚀剂膜4而形成的。
(遮光膜图案形成工序)
遮光膜图案形成工序具有第1抗蚀剂图案形成工序、遮光膜蚀刻工序和第1抗蚀剂剥离工序。
(第1抗蚀剂图案形成工序)
在第1抗蚀剂图案形成工序中，如图4的(b)所示，通过对第1抗蚀剂膜4进行图案形成，形成第1抗蚀剂图案4a。在该工序中，针对上述光掩模坯体1，使用描绘装置描绘期望的图案(第1描绘)。可利用遮光膜3具有的防反射层，进行CD精度高的描绘。第1抗蚀剂图案4a以覆盖与遮光部对应的区域B的方式，形成在遮光膜3上。
(遮光膜蚀刻工序)
在遮光膜蚀刻工序中，如图4的(c)所示，通过将第1抗蚀剂图案4a作为掩模来蚀刻遮光膜3，形成遮光膜图案3a。由此，对透明基板2上的遮光膜3进行图案形成而形成遮光膜图案3a。在该工序中，与上述第1实施方式同样，使用了湿蚀刻。此外，能够根据需要，预先估计边蚀刻量并对描绘数据实施数据加工，能够补偿遮光部的尺寸，这一点也与第1实施方式的制造方法相同。
另外，在第2实施方式中，针对遮光膜3的蚀刻仅为本工序，所以这里划定遮光部的位置和尺寸。
(第1抗蚀剂剥离工序)
在第1抗蚀剂剥离工序中，如图4的(d)所示，剥离第1抗蚀剂图案4a。由此得到带遮光膜图案3a的透明基板2。
(半透光膜形成工序)
接着，如图4的(e)所示，在包含遮光膜图案3a的透明基板2上形成半透光膜5。通过规定的成膜方法在透明基板2的整个面上形成半透光膜5。作为半透光膜5的成膜方法，能够与上述遮光膜3同样使用溅射法等公知方法。半透光膜5的材料、特性等与上述第1实施方式相同。
(透光部形成工序)
透光部形成工序具有第2抗蚀剂膜形成工序、第2抗蚀剂图案形成工序和半透光膜蚀刻工序。
(第2抗蚀剂膜形成工序)
在第2抗蚀剂膜形成工序中，如图5的(f)所示，在半透光膜5上层叠形成第2抗蚀剂膜6。与上述第1抗蚀剂膜4同样，能够通过涂覆光致抗蚀剂而形成第2抗蚀剂膜6。
(第2抗蚀剂图案形成工序)
在第2抗蚀剂图案形成工序中，如图5的(g)所示，通过对第2抗蚀剂膜6进行图案形成，在成为半透光部的区域(A区域)中形成第2抗蚀剂图案6a。在该工序中，针对光掩模坯体1，与上述第1描绘同样，在使用描绘装置描绘期望的图案(第2描绘)后，通过使第2抗蚀剂膜6显影，形成第2抗蚀剂图案6a。第2抗蚀剂图案6a覆盖与半透光部对应的区域A，并且在与透光部对应的区域C中具有开口，且在与遮光部对应的区域B中以去除遮光膜3上的半透光膜5为目的而具有开口。
但是，考虑到在第1抗蚀剂图案3a与第2抗蚀剂图案6a之间产生对齐偏差，需要对应用于第2描绘的描绘数据进行附加规定余裕的数据加工。具体而言，在产生了上述对齐偏差的情况下，也如下那样地设定第2抗蚀剂图案6a的尺寸，以便在半透光部(A区域)和遮光部(B区域)的边界中使第2抗蚀剂图案6a的边缘部分可靠地覆盖半透光膜5。即，在半透光部和遮光部的边界中，第2抗蚀剂图案6a在遮光部侧(B区域侧)具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸。在图5的(g)中，用M1(μm)表示第2抗蚀剂图案6a中的余裕的尺寸。余裕的尺寸M1能够与上述第1实施方式同样设定。
另一方面，在半透光部和透光部相邻的部分中，无需考虑由于对齐偏差引起的余裕，只要在与透光部对应的区域设置适量尺寸的开口即可。但是，在伴随半透光膜5的蚀刻的少量边蚀刻对CD精度产生影响的情况下，还能够预先对描绘数据实施数据加工，以成为与边蚀刻的尺寸量对应的较小开口。
(半透光膜蚀刻工序)
在半透光膜蚀刻工序中，如图5的(h)所示，将第2抗蚀剂图案6a作为掩模来对在第2抗蚀剂图案6a的开口部露出的半透光膜5进行蚀刻。由此，在区域C中，通过使透明基板2的表面露出，形成透光部11(参照图6)。此外，在与遮光部对应的区域B中，通过蚀刻去除遮光膜图案3a上的半透光膜5。
(第2抗蚀剂剥离工序)
接着，如图5的(i)所示，剥离第2抗蚀剂图案6a。
通过以上的工序，图6所示的光掩模10完成。在该光掩模10中，在上述透光部形成工序中去除了遮光膜图案3a上的半透光膜5，由此遮光膜3的表面(防反射层的表面)的露出面积增加。因此，在使用了光掩模10的曝光工序中，能够减少杂散光的产生风险。
当使用本发明的第2实施方式的制造方法制造了光掩模10时，尽管具有包含透光部、半透光部和遮光部的转印用图案，且具有去除遮光部上的半透光膜的工序，但是能够使描绘的次数(即光刻工序的次数)仅为2次，是非常有效的。此外，在采用了该制造方法时，不论图案的设计如何，在第1抗蚀剂图案形成工序中，实质上划定了遮光部的位置和尺寸。因此，即使存在在之后的工序中产生的对齐偏差的风险，遮光部的尺寸等也不会受到其影响。因此，在遮光部的面积对最终想要得到的设备的动作性能产生影响的情况下，采用该制造方法是有利的。
此外，在本发明的第2实施方式的制造方法中，在掩模中使用第2抗蚀剂图案6a的蚀刻仅以半透光膜5为对象进行。因此，与接着半透光膜5之后继续对遮光膜3进行蚀刻的情况相比，蚀刻时间变短。因此，在蚀刻中，边蚀刻难以进行，能够较高地维持遮光部的尺寸精度。即，在该制造方法中，任意一个蚀刻工序都对单一的膜进行蚀刻，不具有连续蚀刻去除由2个以上的膜形成的层叠结构的工序。因此，能够精致控制蚀刻所需时间，不会产生由于过度蚀刻引起的CD的干扰。
<实施方式的光掩模的结构>
图6是示出本发明的实施方式的光掩模的结构的图，(a)时俯视图，(b)是(a)的X－X剖视图。
图示的光掩模10具有转印用图案，该转印用图案具有透光部11、半透光部12及遮光部13。该光掩模10可以通过上述第1实施方式的制造方法或上述第2实施方式的制造方法中的任意一个进行制造。透光部11、半透光部12和遮光部13是通过分别对在透明基板2上形成的遮光膜3和半透光膜5进行图案形成而形成的。透光部11为透明基板2的表面露出的部分。半透光部12为在透明基板2上形成有半透光膜5的部分。在该半透光部12上未形成有遮光膜3。遮光部13为如下部分：在透明基板2上形成有遮光膜3，并且沿着与半透光部12相邻的边缘，具有在遮光膜3上层叠有半透光膜5的余裕部14。即，在除余裕部14以外的遮光部13中，去除半透光膜5而使遮光膜3露出。
在假设了能够在上述的制造工序中产生的对齐偏差时，上述余裕部14的宽度M1(μm)优选为0.2<M1，更优选为0.5≤M1。此外，余裕部14的宽度M1(μm)如果仅考虑对齐偏差，则比与半透光部12相邻的遮光部13的尺寸S(μm)小即可。另外，该尺寸S为半透光部12和遮光部13的排列方向上的尺寸。但是，当余裕部14具有过大的宽度时，由半透光膜5覆盖遮光部13的大部分，因此，在曝光时产生杂散光的风险增加。即，现实中，由半透光膜5覆盖超过了上述遮光部13的尺寸S(μm)的70％的区域的情况具有如下倾向：在半透光膜去除工序中去除了遮光膜3上的半透光膜5时，在遮光部13中露出的遮光膜3的尺寸(面积)过小而无法充分获得防反射效果。因此，相对于与半透光部12相邻的遮光部13的尺寸S(μm)，余裕部14的宽度M1(μm)优选为M1≤0.7S，更优选为M1≤0.5S，更优选的是为M1≦0.3S，优选以规定程度确保防反射层的表面的露出比例。
另外，这里所指的余裕部14的宽度M1为针对与遮光部13相邻的半透光部12的一个边缘的宽度。因此，如果为两侧被遮光部13夹持的半透光部12，则在两边的边缘分别以上述宽度M1具有余裕部14。
作为半透光部12的光透射率，针对光掩模10的曝光中使用的曝光光所包含的代表波长，能够优选为3～60％。作为曝光光，能够采用基于包含i线、h线、g线的宽波长光源的曝光光或以其中任意一个为代表波长而选择性使用的曝光光。例如，在使用光掩模10作为多色调光掩模的情况下，半透光部12针对曝光光代表波长的透射率优选为10～50％。这里记述的光透射率为设透明基板2的光透射率为100％时的值。
半透光部12的i线～g线的波长区域中的光透射率的偏差优选为0～8％。这里记述的半透光部12的光透射率的偏差为设针对i线的透射率为Ti、针对g线的透射率为Tg时的Ti与Tg之差的绝对值。
半透光部12具有的曝光光的相移量优选为90度以下，更优选为5～60度。该相移量也假设针对上述选择波长。因此，为了满足该相移量，优选调整半透光膜5的膜质和膜厚。半透光膜5的膜厚根据期望的光透射率而改变，但能够设为大概
Figure BDA0001399884880000221
的范围。
本发明的光掩模还能够用作相移掩模。在该情况下，优选设半透光部12具有的曝光光的相移量为150～210度。由此，半透光部12对曝光光的相位进行反转，所以有助于利用了光的干扰的分辨率的提高或焦深的增大。此外，该情况下的半透光部12针对代表波长的透射率能够优选为3～30％，更优选为5～20％。
在本发明的光掩模中，关于半透光膜5的材料，例如能够采用含有Cr、Ta、Zr、Si、Mo等的膜，能够从这些化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物、碳氮氧化物等)中选择适当的化合物。特别是，能够优选使用Cr的化合物。
作为半透光膜5的其他材料，能够使用Si的化合物(SiON等)或过渡金属硅化物(MoSi等)及其化合物。作为过渡金属硅化物的化合物，可列举氧化物、氮化物、氮氧化物、碳氮氧化物等，作为优选，可例示MoSi的氧化物、氮化物、氮氧化物、碳氮氧化物等。
在本发明的光掩模中，遮光部13在透明基板2上形成有遮光膜3，并且沿着与半透光部12相邻的边缘，具有在遮光膜3上层叠有半透光膜5的余裕部14。而且，在除余裕部14以外的遮光部13中，在遮光膜3的表面、即其表层部形成的防反射层露出。这是因为，在除余裕部14以外的遮光部13中，实际上去除了在遮光膜3的表面存在的半透光膜5。
在本发明的光掩模中，遮光膜(包含防反射层的)3和半透光膜5能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻。在该情况下，蚀刻遮光膜3上的半透光膜5时的蚀刻结束时间在基板面内发生偏差，由于该面内偏差导致遮光膜3的蚀刻变得过剩，能够产生防反射层的表层侧略微受到损伤的情况。这样，即使在遮光膜3的表面产生少量的蚀刻、在防反射层的表面产生一部分损伤的情况下，也优选遮光膜3的表面针对曝光光的代表波长的光反射率小于30％。更优选的是，遮光膜3表面针对曝光光的全部波长的反射率小于30％。即使在这样的情况下，也能够得到本发明的作用效果。
另一方面，为了抑制如上所述的过剩蚀刻，遮光膜3表层部的防反射层的蚀刻速率优选小于半透光膜5。例如，在设防反射层的蚀刻速率为RR、半透光膜5的蚀刻速率为HR时，优选为RR<HR。优选为1.5RR<HR。
关于遮光膜3的材料，如能够采用含有Cr、Ta、Zr、Si、Mo等的膜，能够从这些的单体或化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物、碳氮氧化物等)中选择适当的化合物。特别是，能够优选使用Cr或Cr的化合物。
作为遮光膜3的其他材料，能够使用过渡金属硅化物(MoSi等)及其化合物。作为过渡金属硅化物的化合物，可列举氧化物、氮化物、氮氧化物、碳氮氧化物等，作为优选，可例示MoSi的氧化物、氮化物、氮氧化物、碳氮氧化物等。
遮光膜3优选在其表面侧(与透明基板2的相反侧)具有防反射层。在该情况下，例如在设包含防反射层在内的遮光膜3整体的厚度为
Figure BDA0001399884880000231
更优选为
Figure BDA0001399884880000232
Figure BDA0001399884880000233
时，防反射层能够占据遮光膜3的表层部分的
Figure BDA0001399884880000234
更优选的是
Figure BDA0001399884880000235
Figure BDA0001399884880000236
防反射层能够通过在表层部分中使遮光膜3成分的一部分(例如氧、氮、碳等添加成分)发生变化等而形成。
此外，遮光膜3和半透光膜5可以由针对彼此的蚀刻剂具有耐性的(即具有蚀刻选择性的)材料形成，但未必限于此。即，能够使用可利用相同的蚀刻剂进行蚀刻的材料来形成遮光膜3和半透光膜5的方面是本发明的优点。在该情况下，遮光膜3和半透光膜5优选均含有相同的材料。“含有相同的材料”是指含有相同的金属或者均含有Si的情况等。例如，遮光膜3和半透光膜5为均含有Cr的膜、或者均包含相同的金属M的金属硅化物MXSiY(X、Y为整数)或其化合物的情况等。作为优选的例子，可举出遮光膜(包含防反射层在内)3和半透光膜5均为包含Cr的化合物的情况。
在遮光膜3和半透光膜5能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻的情况下，优选针对相同的蚀刻剂的蚀刻所需时间在遮光膜3和半透光膜5中相互不同。具体而言，优选半透光膜5的蚀刻所需时间比遮光膜3的蚀刻所需时间短。在使用第2实施方式的制造方法的情况下，该情况尤其有利。此外，如上所述，半透光膜5的蚀刻所需时间HT与遮光膜(包含防反射层在内)3的蚀刻所需时间OT之比HT：OT优选为1：3～1：20。更优选的是，HT：OT为1：5～1：10。
蚀刻所需时间是指从开始作为蚀刻对象的膜的蚀刻起到该膜消失为止所需的时间。蚀刻所需时间能够根据蚀刻速率和膜厚进行调整。例如，在遮光膜3的膜厚比半透光膜5的膜厚大的情况下，半透光膜5的蚀刻所需时间相对变短。蚀刻速率是指在通过蚀刻剂进行蚀刻时的每单位时间的蚀刻量。蚀刻速率根据构成各个膜的材料的组成和膜质决定。
在本实施方式中采用了湿蚀刻，所以相当于蚀刻剂的物质为蚀刻液。在该情况下，遮光膜3和半透光膜5针对相同蚀刻液的蚀刻速率可以相同，也可以不同。例如，即使遮光膜3和半透光膜5均含有相同的金属，其他成分(例如氧、氮、碳等)也不同，由此针对相同的蚀刻液的蚀刻速率有时会产生差异。遮光膜(包含防反射层在内)3的平均蚀刻速率OR与半透光膜5的蚀刻速率HR之比OR：HR为1.5：1～1：5，优选为1：1～1：5。半透光膜5的蚀刻速率HR优选为遮光膜(包含防反射层在内)3的平均蚀刻速率OR以上。在该情况下，容易调整上述蚀刻所需时间之比(HT：OT)。遮光膜3的平均蚀刻速率为作为包含防反射层在内的遮光膜3的平均蚀刻速率。
遮光膜3针对曝光光具有可靠的遮光性，其膜厚优选比半透光膜5的膜厚大。具体而言，半透光膜5的膜厚HA与遮光膜3的膜厚OA之比HA：OA为1：2.5～1：20，更优选为1：10～1：20。能够在该范围内，将半透光膜5的透射率调整为期望值。
此外，将遮光膜3和半透光膜5层叠起来的状态下的OD(光学浓度)为2.5～7.5，优选为3.0～5。遮光膜3单膜的OD优选为3.0～5。
在本发明的光掩模中，遮光部(除余裕部14以外)13针对曝光光的代表波长的反射率优选小于30％，更优选为25％以下。更优选的是，遮光部13针对曝光光的代表波长(例如i线)的反射率优选为20％以下，或者针对i线、h线、g线全部为25％以下。此外，遮光部13针对在光掩模的制造工序中使用的描绘光(波长410～420nm)的反射率也优选为小于30％，更优选为25％以下。
此外，本发明的效果在将遮光膜3和半透光膜5层叠起来的状态下的针对曝光光的光反射率为35％以上时较显著，在为40％以上时更加显著。
在本发明的光掩模中，遮光部13沿着与半透光部12相邻的边缘，具有在遮光膜3上层叠有半透光膜5的余裕部14。在设余裕部14的宽度为M1(μm)时，优选0.2<M1。此外，在与半透光部12相邻的遮光部13的尺寸为S(μm)时，余裕部14的宽度M1优选为0.2<M1≤0.7S，更优选为0.2<M1≤0.5S，进一步优选为0.2<M1≤0.3S，优选以规定程度确保防反射层的表面的露出比例。
在遮光部13中，在除余裕部14以外的区域中，实质上去除了半透光膜5。
此外，本发明的光掩模未特别限制用途。此外，本发明的光掩模可以为在使用该光掩模而最终想要得到的电子设备的制造过程中能够进行多次蚀刻工艺的、所谓多色调光掩模，还可以为使分辨率或焦深有利的相移掩模(半色调型相移掩模等)。
此外，本发明可以作为包含如下步骤的显示装置的制造方法实现：准备利用上述第1实施方式或第2实施方式的制造方法而制成的光掩模或上述结构的光掩模的工序；以及通过使用曝光装置对光掩模的转印用图案进行曝光，将转印用图案转印到被转印体上的工序。在该情况下，优选将作为LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)或者FPD(FlatPanel Display：平板显示器)而公知的显示装置的面板基板等作为被转印体。
本发明的光掩模还能够优选适用于使用了作为LCD用或者FPD用而公知的曝光装置的曝光。作为这样的曝光装置，例如可使用具有等倍光学系统的投影曝光装置，在该等倍光学系统中，具有包含i线、h线、g线的光源，数值孔径(NA)为0.08～0.15、相关因子(σ)为0.7～0.9左右。当然，本发明的光掩模(多色调光掩模)还能够用作接近(proximity)曝光用的光掩模。
本发明的光掩模特别适用于包含液晶显示装置、有机EL显示装置等的显示装置的制造。此外，本发明的光掩模还能够用于这些显示装置的各种部位(接触孔、薄膜晶体管的S(Source)/D(Drain)层、滤色器的光间隔物用层等)的形成。此外，本发明的光掩模特别还优选应用于具有与遮光部相邻而被包围的透光部的转印用图案的光掩模或具有与半透光部相邻而被包围的透光部的转印用图案的光掩模。本发明的光掩模还优选应用于具有与遮光部相邻而被包围的半透光部的转印用图案的光掩模。例如，作为图案具有的CD，可例示包含0.5～5μm的部分。
此外，本发明的光掩模可以在实现本发明的作用效果的范围内，除遮光膜3或半透光膜5以外，还具有由光学膜或功能膜构成的膜或膜图案。例如，在透明基板2的表面(转印用图案面)侧或背面侧可以配置光学滤光膜、导电膜、绝缘膜、增强蚀刻性的膜等。

Claims (20)

1.一种光掩模的制造方法，该光掩模具有对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，该光掩模的制造方法具有：
遮光膜图案形成工序，对所述透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；
半透光膜形成工序，在包含所述遮光膜图案的所述透明基板上形成半透光膜；
透光部形成工序，部分地去除所述半透光膜、或所述半透光膜和所述遮光膜，从而形成所述透光部；以及
半透光膜去除工序，去除所述遮光膜图案上的所述半透光膜，
所述遮光膜在表面侧具有防反射层，
在所述半透光膜去除工序中，在成为所述半透光部的区域中形成抗蚀剂图案，
所述抗蚀剂图案在所述半透光部和所述遮光部相邻的部分中，在所述遮光部侧具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸，
当设所述余裕的尺寸为M1，设与所述半透光部相邻的所述遮光部的尺寸为S时，满足M1≤0.5S，其中M1、S的单位为μm。
2.一种光掩模的制造方法，该光掩模具备对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，该光掩模的制造方法具有：
遮光膜图案形成工序，对所述透明基板上形成的遮光膜进行图案形成来形成遮光膜图案；
半透光膜形成工序，在包含所述遮光膜图案的所述透明基板上形成半透光膜；
透光部形成工序，通过对所述半透光膜进行图案形成，形成所述透光部，并且去除所述遮光膜图案上的所述半透光膜，
所述遮光膜在表面侧具有防反射层，
在所述透光部形成工序中，在成为所述半透光部的区域中形成抗蚀剂图案，
所述抗蚀剂图案在所述半透光部和所述遮光部相邻的部分中，在所述遮光部侧具有附加了规定尺寸的余裕的尺寸，
当设所述余裕的尺寸为M1，设与所述半透光部相邻的所述遮光部的尺寸为S时，满足M1≤0.5S，其中M1、S的单位为μm。
3.根据权利要求2所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在所述透光部形成工序中，仅对所述半透光膜进行图案形成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
0.2<M1。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
0.2<M1≤0.3S。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述遮光膜在表面侧具有防反射层，所述遮光膜的针对曝光光的代表波长的光反射率小于30％。
7.根据权利要求6所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
将所述遮光膜和所述半透光膜层叠起来时的针对曝光光的代表波长的光反射率为35％以上。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述遮光膜和所述半透光膜能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻，且所述半透光膜的蚀刻所需时间HT与所述遮光膜的蚀刻所需时间OT之比HT：OT为1：3～1：20。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述遮光膜和所述半透光膜能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻，且所述遮光膜的平均蚀刻速率OR与所述半透光膜的蚀刻速率HR之比OR：HR为1.5：1～1：5。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
所述半透光膜针对曝光光的代表波长具有3％～60％的透射率。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的光掩模的制造方法，其特征在于，
在所述转印用图案中，所述遮光部在所述透明基板上形成有所述遮光膜，并且在所述余裕以外的所述遮光部的区域未形成有所述半透光膜。
12.一种光掩模，该光掩模具备对在透明基板上形成的遮光膜和半透光膜分别进行图案形成而形成的转印用图案，该转印用图案具有透光部、半透光部和遮光部，其特征在于，
所述遮光膜在表面侧具有防反射层，
所述透光部是所述透明基板的表面露出而成的，
所述半透光部是在所述透明基板上形成有所述半透光膜而成的，
所述遮光部在所述透明基板上形成有所述遮光膜，并且沿着与所述半透光部相邻的边缘，具有在所述遮光膜上层叠有所述半透光膜的余裕部，
当设所述余裕的尺寸为M1，设与所述半透光部相邻的所述遮光部的尺寸为S时，满足M1≤0.5S，其中M1、S的单位为μm。
13.根据权利要求12所述的光掩模，其特征在于，
0.2<M1。
14.根据权利要求12或13所述的光掩模，其特征在于，
0.2<M1≤0.3S。
15.根据权利要求12或13所述的光掩模，其特征在于，
所述遮光部中的除所述余裕部以外的区域的针对曝光光的代表波长的光反射率小于30％。
16.根据权利要求12或13所述的光掩模，其特征在于，
所述遮光膜和所述半透光膜能够通过相同的蚀刻剂进行蚀刻。
17.根据权利要求12或13所述的光掩模，其特征在于，
在所述遮光部中，在所述透明基板上形成有所述遮光膜，并且在所述余裕部以外的所述遮光部的区域未形成有所述半透光膜。
18.根据权利要求12或13所述的光掩模，其特征在于，
所述光掩模是显示装置制造用的光掩模。
19.一种显示装置的制造方法，其包含以下工序：
准备利用权利要求1～3中任一项所述的制造方法而制成的光掩模的工序；以及
通过使用曝光装置对所述光掩模的转印用图案进行曝光，在被转印体上转印所述转印用图案的工序。
20.一种显示装置的制造方法，其包含以下工序：
准备权利要求12或13所述的光掩模的工序；以及
通过使用曝光装置对所述光掩模的转印用图案进行曝光，在被转印体上转印所述转印用图案的工序。
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