CN112506002A - 光掩模、光掩模的制造方法和显示装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供光掩模、光掩模的制造方法和显示装置的制造方法,该光掩模能够在被转印体上形成具有优异的竖立的轮廓的抗蚀剂图案。一种光掩模,其在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案,其中,透光部是透明基板露出而成的,半透光部是在透明基板上形成透射控制膜而成的,遮光部具有边缘部和层积部,该边缘部沿着与透光部相邻的边缘以规定宽度D1(μm)(其中0.5≤D1)配置,其是在透明基板上形成相位控制膜而成的,该层积部配置于边缘部以外的区域,其是在透明基板上层积相位控制膜和透射控制膜而成的。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造电子器件、特别是适合用于显示装置制造的光掩模、其制造方法、以及使用其的显示装置的制造方法。
背景技术
已知下述光掩模,其具备具有遮蔽曝光光的遮光部、透射曝光光的透光部和透射一部分曝光光的半透光部的转印图案,由此使曝光光的光强度根据区域而不同(以下也称为多灰度光掩模)。通过使用该多灰度光掩模进行曝光、显影,能够在被转印体上形成具有至少3种残膜厚度(包括厚度为零的情况)的抗蚀剂图案。因此,在制造包括液晶显示装置、有机EL显示装置等显示装置的电子器件时,可减少所使用的光掩模的片数,提高生产效率,因此是很有用的。
专利文献1中记载了一种多灰度光掩模,其能够得到在侧壁具有陡峭的竖立形状的轮廓的抗蚀剂图案。
具体而言,专利文献1中记载了下述多灰度光掩模,其是如下而成的:在透明基板上分别形成具有各自规定的透光率的第1半透光膜和第2半透光膜,分别实施规定的图案化,由此形成包含透光部、第1半透光部以及具有与上述第1半透光部相邻的部分的第2半透光部的转印图案。专利文献1中进一步记载了,对于i线~g线的范围内的光的代表波长,上述第2半透光部与透光部之间的相位差小于90度,对于上述代表波长,上述第1半透光部与第2半透光部之间的相位差大于90度,对于上述代表波长,上述第1半透光部的透射率小于10%,上述第2半透光部的透射率为20%以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-258250号公报
发明内容
发明所要解决的课题
根据专利文献1,使用现有的多灰度光掩模将转印图案转印至被转印体上的抗蚀剂膜上时,在半透光部与遮光部的边界等图案边界处发生曝光光的衍射,因此,透射光的强度分布成为平缓的曲线。即,光强度分布曲线的上升、下降变得不陡峭。使用这样的多灰度光掩模进行抗蚀剂图案转印时,形成于被转印体上的抗蚀剂膜上的抗蚀剂图案的侧壁的竖立的轮廓变得平缓,抗蚀剂图案的侧壁成为锥形。其结果,在以该抗蚀剂图案作为掩模进行薄膜的加工时,难以控制加工线宽,在显示面板等的制造工艺中,加工条件的裕量变窄,带来批量生产上的不良情况。
因此,在专利文献1所记载的发明中,如上所述,提出了具有2种半透光部的多灰度光掩模。即,专利文献1所记载的多灰度光掩模中,对于曝光光的代表波长,第2半透光部与透光部之间的相位差小于90度,第1半透光部与第2半透光部之间的相位差大于90度,对于上述代表波长,上述第1半透光部的透射率小于10%,上述第2半透光部的透射率为20%以上。
通过如此设定,在第1半透光部与第2半透光部的边界,曝光光强度相互抵消,对比度增强,此外,在透光部与第2半透光部之间对比度未被增强。因此,专利文献1所记载的多灰度光掩模能够防止在第2半透光部与透光部之间的边界部分出现暗线,并且通过第1半透光部与第2半透光部的边界,能够得到在形成于被转印体上的抗蚀剂图案的侧壁具有陡峭的竖立的轮廓的形状。
图1(a)中示出专利文献1所记载的多灰度光掩模(参照专利文献1的图1(a))的一部分。该多灰度光掩模中,透光部11与第2半透光部13之间对于曝光光的相位差小于90度、优选小于60度,并且,第1半透光部12与第2半透光部13之间对于曝光光的相位差大于90度、优选为180±30度。通过该设定,在第1半透光部12与第2半透光部13的边界,反相的光相互干涉,得到将其光强度相互抵消的所谓的相移效果,在透光部11与第2半透光部13之间,实质上不产生由该相移效果引起的光强度的抵消。因此,在第2半透光部13与透光部11之间的边界部分所对应的被转印体上的位置防止暗线出现,并且在第1半透光部12与第2半透光部13的边界部分所对应的被转印体上的位置,光强度的变化变得陡峭。因此认为可得到在侧壁具有陡峭的竖立的轮廓的抗蚀剂图案。
但是,在日益要求高精细显示性能的显示装置的领域,即使利用专利文献1所记载的多灰度光掩模也不能说充分满足了要求,本发明人发现显示装置等电子器件生产的尺寸精度、成品率仍有提高的余地。
在图1(a)所示的多灰度光掩模中,认为在第1半透光部12与第2半透光部13的边界透射两者的曝光光的相位差接近180度,因此相互发生透射光的干涉,视为可得到所谓的相移作用。这会带来使被转印体上的光强度分布曲线的斜率陡峭的作用,一定程度上可以期待获得有利的效果。另外,在第1半透光部12与透光部11的边界,透射两者的光所具有的相位差也接近180度,相互发生透射光的干涉,认为在此处也可一定程度地获得相移作用。
另一方面,第1半透光部12的区域中距离边缘远的部分(区域的中心附近)实质上得不到上述相移作用的益处,并且,由于曝光光以规定的透射率(10%以下)透射,因此,该部分的光强度分布的底部未充分下降(得不到充分的遮光性),从该方面出发,有可能产生在现有的多灰度光掩模(专利文献1中作为图10而公开)中并未发生的不良情况。
另外,在第1半透光部12由第2半透光膜和第1半透光膜层积而构成、第2半透光部13由第2半透光膜的单层膜构成时,不容易将第1半透光部12、第2半透光部13的相移量设定为所期望的值。另外,难以将各区域的边缘处的相位差准确地控制为180度。例如,若使第1半透光部(由层积构成)12与透光部11相互的相位差为180度,则第1半透光部12与第2半透光部13相互的相位差为比其小的值(减去第2半透光膜所具有的相移量后的值)。因此,在上述各边界,无法有效地产生相移作用。
另外,在第1半透光部12和第2半透光部13分别由第1半透光膜、第2半透光膜的单层膜构成的情况下,在两者的相邻部分,存在图案化时产生对位偏差的风险,有可能在两者之间产生间隙、或者相反地由于重复而产生暗线。
图1(b)中示出专利文献1所记载的另一光掩模。该光掩模中,在作为上述图1(a)的第1半透光部12的部分的一部分形成有由遮光膜构成的遮光部14。
认为该光掩模对于上述问题之中得不到充分遮光性的方面带来了改善。但是,这种情况下,不会产生遮光部14与透光部11之间的相移作用,因此改善形成于被转印体上的抗蚀剂图案的侧壁的竖立的轮廓的效果下降。
因此,本发明的课题的之一在于提供一种光掩模,其能够在被转印体上形成具有优异的竖立的轮廓的抗蚀剂图案。
本发明的其他课题之一在于提供上述光掩模的制造方法和显示装置的制造方法。
用于解决课题的手段
(第1方式)
本发明的第1方式涉及一种光掩模,其是在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案的光掩模,其中,
上述转印用图案通过将形成于上述透明基板上的相位控制膜和透射控制膜分别图案化而形成,
上述相位控制膜对于上述光掩模的曝光光中包含的代表波长的光具有透射率Tp(%)(其中Tp≥2)和大致180度的相移量,
上述透光部是上述透明基板露出而成的,
上述半透光部是在上述透明基板上形成上述透射控制膜而成的,
上述遮光部具有边缘部和层积部,
上述边缘部沿着与上述透光部相邻的边缘以规定宽度D1(μm)(其中0.5≤D1)配置,其是在上述透明基板上形成上述相位控制膜而成的,
上述层积部配置于上述边缘部以外的区域,其是在上述透明基板上层积上述相位控制膜和上述透射控制膜而成的。
(第2方式)
(第3方式)
本发明的第3方式涉及上述第1或第2方式所述的光掩模,其中,上述层积部是在上述透明基板上的上述相位控制膜上直接或间接层积上述透射控制膜而成的。
(第4方式)
本发明的第4方式涉及上述第1~第3中任一方式所述的光掩模,其中,上述相位控制膜和上述透射控制膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
(第5方式)
本发明的第5方式涉及上述第1~第4中任一方式所述的光掩模,其中,
上述层积部除了上述相位控制膜和上述透射控制膜以外还包含层积有遮光膜的区域,
上述遮光膜的光学浓度OD为3以上。
(第6方式)
本发明的第6方式涉及上述第5方式所述的光掩模,其中,上述层积部包含在上述透明基板上依次层积有上述相位控制膜、上述遮光膜和上述透射控制膜的区域。
(第7方式)
本发明的第7方式涉及上述第6方式所述的光掩模,其中,
上述遮光部进一步具有夹在上述层积部与上述边缘部之间而配置、并以规定宽度M(μm)(其中0<M≤0.8)形成的裕量部,
上述裕量部是上述遮光膜的表面露出、并且从该遮光膜的表面失去了一部分膜厚的部分。
(第8方式)
本发明的第8方式涉及一种光掩模的制造方法,其是在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案的光掩模的制造方法,
上述透光部是上述透明基板露出而成的,
上述半透光部是在上述透明基板上形成上述透射控制膜而成的,
上述遮光部具有边缘部和层积部,
上述边缘部沿着与上述透光部相邻的边缘以规定宽度D1(μm)(其中0.5≤D1)配置,其是在上述透明基板上形成相位控制膜而成的,
上述层积部配置于上述边缘部以外的区域,其是在上述透明基板上层积上述相位控制膜和上述透射控制膜而成的,
上述制造方法中,具备下述工序:
准备在上述透明基板上形成有上述相位控制膜的光掩模坯的工序;
第1图案化工序,将上述相位控制膜图案化,形成相位控制膜图案;和
第2图案化工序,在形成于上述相位控制膜图案上和上述透明基板上的上述透射控制膜上形成抗蚀剂膜,对该抗蚀剂膜实施描绘、显影,使用由此形成的抗蚀剂图案将上述透射控制膜图案化,
上述第2图案化工序中,
上述抗蚀剂图案相对于与上述透光部所对应的区域的尺寸在相邻的上述遮光部侧的每一单侧具有以D1量扩张的开口,通过以该抗蚀剂图案作为掩模将上述透射控制膜图案化,形成上述边缘部。
(第9方式)
本发明的第9方式涉及上述第8方式所述的光掩模的制造方法,其中,
上述相位控制膜对于上述光掩模的曝光光中包含的代表波长的光具有透射率Tp(%)(其中Tp≥2)和大致180度的相移量,
(第10方式)
本发明的第10方式涉及上述第8或第9方式所述的光掩模的制造方法,其中,上述相位控制膜和上述透射控制膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
(第11方式)
本发明的第11方式涉及一种光掩模的制造方法,其是在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案的光掩模的制造方法,
上述透光部是上述透明基板露出而成的,
上述半透光部是在上述透明基板上形成上述透射控制膜而成的,
上述遮光部具有边缘部、层积部和裕量部,
上述边缘部沿着与上述透光部相邻的边缘以规定宽度D1(μm)(其中0.5≤D1)配置,其是在上述透明基板上形成上述相位控制膜而成的,
上述层积部配置于上述边缘部以外的区域,其是在上述透明基板上的上述相位控制膜上直接或间接层积上述透射控制膜而成的,
上述裕量部夹在上述边缘部与上述层积部之间而配置,其具有规定宽度M(μm)(其中M≤0.8),
上述制造方法中,具备下述工序:
准备在上述透明基板上依次形成有上述相位控制膜、遮光膜和第1抗蚀剂膜的光掩模坯的工序;
对上述第1抗蚀剂膜实施描绘和显影,形成第1抗蚀剂图案的工序;
第1图案化工序,使用上述第1抗蚀剂图案,将上述遮光膜图案化,接着将上述相位控制膜图案化,形成相位控制膜图案;
侧蚀工序,使用上述第1抗蚀剂图案,对上述遮光膜进行侧蚀,形成遮光膜图案;和
第2图案化工序,在形成于上述相位控制膜图案和上述遮光膜图案上以及上述透明基板上的上述透射控制膜上形成第2抗蚀剂膜,对该第2抗蚀剂膜实施描绘、显影,使用所形成的第2抗蚀剂图案,将上述透射控制膜图案化,
上述第2图案化工序中,
上述第2抗蚀剂图案相对于与上述透光部所对应的区域的尺寸在相邻的上述遮光部侧的每一单侧具有以(D1+M)量扩张的开口,过以该第2抗蚀剂图案作为掩模将上述透射控制膜图案化,形成上述边缘部和上述裕量部。
(第12方式)
本发明的第12方式涉及上述第11方式所述的光掩模的制造方法,其中,上述相位控制膜和上述透射控制膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
(第13方式)
本发明的第13方式涉及上述第11或第12方式所述的光掩模的制造方法,其中,上述遮光膜和上述透射控制膜由可利用相互共通的蚀刻剂进行蚀刻的材料构成。
(第14方式)
本发明的第14方式涉及上述第11方式或上述第12方式所述的光掩模的制造方法,其中,
上述相位控制膜对于上述光掩模的曝光光中包含的代表波长的光具有透射率Tp(%)(其中Tp≥2)和大致180度的相移量,
(第15方式)
本发明的第15方式涉及上述第11~第14中任一方式所述的光掩模的制造方法,其中,上述裕量部是层积于上述透射控制膜上的上述遮光膜的表面露出、并且从该遮光膜的表面失去了一部分膜厚的部分。
(第16方式)
本发明的第16方式涉及一种显示装置的制造方法,其具有下述工序:
准备上述第1~第7中任一方式所述的光掩模、或者利用上述第8~第15中任一方式所述的制造方法得到的光掩模的工序;和
使用曝光装置,对上述光掩模进行曝光的工序。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种作为具有透光部、遮光部和半透光部的多灰度光掩模有用的光掩模,该光掩模能够通过转印而在被转印体上形成具有优异的竖立的轮廓的抗蚀剂图案。
附图说明
图1是例示出现有的多灰度光掩模的主要部分的说明图,(a)是示出一个构成例的图,(b)是示出另一个构成例的图。
图2是示出模拟中使用的光掩模的转印用图案(参考例1)的说明图,(a)是俯视图,(b)是其纵截面图,(c)是另一构成例的纵截面图。
图3是示出模拟中使用的另一方式的光掩模的转印用图案(参考例2)的说明图。
图4是示出本发明的第1实施方式的光掩模的说明图,(a)是俯视图,(b)是示出(a)中的点划线部分的纵截面的图。
图5是示出由光学模拟求出的在被转印体上得到的光强度分布的说明图,(a)是示出参考例1的情况下的光强度分布的图,(b)是示出参考例2的情况下的光强度分布的图,(c)是示出本发明的第1实施方式的光掩模的情况下的光强度分布的图。
图6是示出本发明的第1实施方式的光掩模的制造方法的说明图,(a)~(h)是示出该制造方法中的各工序中的掩模截面的图。
图7是示出本发明的第2实施方式的光掩模的说明图,(a)是俯视图,(b)是示出(a)中的点划线部分的纵截面的图。
图8是示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法的说明图(之一),(a)~(e)是示出该制造方法中的各工序中的掩模截面的图。
图9是接着图8(e)而示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法的说明图(之二),(f)~(j)是示出该制造方法中的各工序中的掩模截面的图。
图10是示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法的变形例的说明图,(i’)和(j’)是示出代替图9的(i)、(j)而执行的工序中的掩模截面的图。
具体实施方式
以下,对本发明的光掩模、光掩模的制造方法和显示装置的制造方法的实施方式进行说明。
本发明人对上述专利文献1中记载的多灰度光掩模的课题进行了考察,实施了以下的转印模拟。除了本发明的第1实施方式的光掩模(以下也称为光掩模1)和第2实施方式的光掩模(以下也称为光掩模2)以外,对参考例1和参考例2的光掩模也实施了转印模拟。
<参考例1的光掩模>
图2中示出模拟中使用的光掩模的转印用图案(参考例1)。图2(a)是俯视图,图2(b)是其纵截面。该转印用图案具有透光部101、遮光部102和半透光部103,是在透明基板104上将相位控制膜105和透射控制膜106分别图案化而形成的。
透光部101是透明基板104露出而成的,遮光部102是在透明基板104上形成至少相位控制膜105而成的。另外,半透光部103是在透明基板104上形成透射控制膜106而成的。在将本申请发明的光掩模作为显示装置制造用途使用的情况下,可应用主表面的一边为300mm以上(例如,该一边为300~2000mm)的四边形的基板。
该转印用图案例如可应用于:用于制造显示装置的TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管)制造用光掩模。此处,配置有与半透光部103相邻、并且从两侧夹持该半透光部103的遮光部102。
此处,对光掩模进行曝光时,使用具有包含i线~g线的波长范围的曝光光的光源。透射控制膜106对于该范围内的代表波长(例如h线)的透射率Tr1为40%(将透明基板104的透射率设为100%),相移量为10度。另一方面,相位控制膜105对于上述代表波长的透射率Tr2为5%,相移量为180度。
需要说明的是,关于图2(a)所示的光掩模,除了图2(b)所示的截面结构以外,通过变更相位控制膜105和透射控制膜106的成膜顺序和图案化工序,也可以构成为图2(c)所示的截面结构。
通过光学模拟求出利用上述光源对上述图2(a)的光掩模进行曝光时在被转印体上得到的光强度分布。将图2(a)中的虚线L1所对应的位置的光强度分布示于图5(a)。遮光部102所对应的位置的光强度分布的底部(图5(a)所示的(A)的部分)上浮,可知在远离遮光部102的边缘的位置处遮光性不充分。
<参考例2的光掩模>
图3示出模拟中使用的另一方式的光掩模的转印用图案(参考例2)。图3的截面图可以看作与图2(b)或图2(c)同样。但是,此处,代替相位控制膜105,使用对曝光光具有3以上的OD(光学密度)的遮光膜107。
与对上述图2(a)的光掩模所进行的曝光同样地对图3所示的光掩模进行曝光,将此时形成于被转印体上的光强度分布示于图5(b)。此处还示出与图3所示的虚线L2的位置对应的被转印体上的光强度分布。
图5(b)中,遮光部102具有的遮光性充分,未观察到底部的上浮。但是,与图5(a)的情况相比,底部两侧的倾斜平缓(设图5(a)、图5(b)的倾斜角分别设为θ1、θ2,则θ1>θ2)。这种情况下,使用光掩模对形成于被转印体上的抗蚀剂膜进行曝光而使其显影时所形成的抗蚀剂图案的侧壁的截面形状具有倾斜更大的倾向,在以该抗蚀剂图案作为蚀刻掩模进行的后续的蚀刻工艺中,CD(图案宽度)控制的精度容易变得不充分。
<第1实施方式的光掩模1>
图4(a)示出本发明的第1实施方式的光掩模1。图4(b)示出图4(a)的点划线部分的纵截面。
该光掩模是在透明基板3上将相位控制膜4和透射控制膜5分别图案化而形成的,具有透光部6、遮光部7和半透光部8。与参考例1的光掩模同样地,包含与半透光部8相邻、且从两侧夹持半透光部8的遮光部7。
透明基板3为由石英等透明材料构成的板材,可以将主表面研磨至平坦且平滑。
相位控制膜4对于上述代表波长的光的透射率Tp(%)满足2≤Tp,并且,相移量为大致180度。此处,大致180度是指180±20度的范围、即透射率Tp优选为2≤Tp<15、更优选为3<Tp<10。透射率Tp的数值过小时,无法充分得到相移作用,另外,透射率Tp过大时,产生后述层积部处的遮光性不充分的风险。
光掩模1的转印用图案中,如图4(a)所示,透光部6是透明基板3的表面露出而成的。
遮光部7是在透明基板3上形成至少相位控制膜4而成的区域。其中,与参考例1的光掩模不同,遮光部7具有边缘部7a和层积部7b。即,遮光部7具有边缘部7a,该边缘部7a是沿着遮光部7与相邻的透光部6的边界(即,与透光部6相邻的遮光部7的边缘)且具有规定宽度D1(μm)的区域,其是在透明基板3上仅形成相位控制膜4而成的。此外,遮光部7中除边缘部7a以外的区域成为相位控制膜4与透射控制膜5层积而成的层积部7b。图4(b)中,透射控制膜5直接层积于相位控制膜4上,但也可以隔着其他膜间接地层积于相位控制膜4上。
因此,边缘部7a与透光部6彼此相邻,对于曝光光的代表波长的相位差为(即大致180度)。由于该相位差,分别透射边缘部7a和透光部6的透射光相互干涉,得到将光强度相互抵消的所谓的相移效果,在被转印体上,该位置处的光强度分布的轮廓得到改善(光强度分布的倾斜得到抑制)。
另一方面,遮光部7中边缘部7a以外的部分(远离边缘的部分)形成了相位控制膜4与透射控制膜5的层积结构,因此曝光光的透射率Tr6(%)被抑制得较低。层积部7b的透光率Tr6优选Tr6<5、更优选Tr6<3。
边缘部7a的宽度D1(μm)例如可以设为0.5≤D1<5.0。宽度D1过小时,在边缘部7a与透光部6的边界,存在无法充分发挥后述相移效果的风险。另一方面,宽度D1过大时,遮光部7的遮光性不充分,在图5中所说明的光强度分布中,产生底部的数值升高的风险。宽度D1更优选可以设为0.5≤D1≤2.0。
需要说明的是,在如图4(a)所示那样遮光部7与透光部6相邻、并且从两侧(图4(a)中为上下方向)被透光部6夹持的设计时,宽度D1需要小于遮光部7的宽度W的1/2。此外,从确保遮光部7的遮光性的观点出发,宽度D1相对于遮光部7的宽度W(μm)优选为1/4以下。
半透光部8是在透明基板3上仅形成透射控制膜5而成的。透射控制膜5对于上述代表波长的光的相移量(度)如上所述为更优选为即,尽管半透光部8与透光部6相邻,但由于在其边界处对于上述代表波长的光的相位差小于90度,因此不会在被转印体上产生暗线。
如图4(a)所示,此处,遮光部7的宽度W和半透光部8的宽度V(μm)为W<V。
另外,宽度V的透射控制膜5的部分与相位控制膜4的重叠宽度D2(μm)优选为0.5≤D2<2。为该范围时,在后述的光掩模1的制造方法中能够吸收相位控制膜4与透射控制膜5的对位误差,不会产生膜彼此的间隙。
此处,宽度W、宽度V是相对于半透光部8和从两侧夹持该半透光部8的遮光部7的排列方向垂直的方向的宽度。
在对如上构成的光掩模1进行曝光而要在被转印体上形成的抗蚀剂图案中,能够使其侧壁的截面形状更尖锐,能够提高使用该光掩模所要得到的电子器件的尺寸精度、成品率。
光掩模1中的转印用图案是在透明基板3上配置分别图案化的相位控制膜4和透射控制膜而形成的。也可以附加地在透明基板3上形成有其他的膜或膜图案。
相位控制膜4和透射控制膜5均优选为可进行湿式蚀刻的材料。
相位控制膜4的材料可以为Cr或其化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物或碳氮氧化物),或者可以为包含Mo、W、Ta、Ti的金属化合物。作为金属化合物,可以为金属的硅化物或者该硅化物的上述化合物。此外,可以由包含Zr、Nb、Hf、Ta、Mo、Ti中的任一者和Si的材料、或者包含这些材料的氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物或碳氮氧化物的材料构成,进而可以为Si的上述化合物。
透射控制膜5的材料可以为Cr或其化合物(氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物或碳氮氧化物),或者可以为包含Mo、W、Ta、Ti的金属化合物。作为金属化合物,可以为金属硅化物或者该硅化物的上述化合物。
相位控制膜4和透射控制膜5优选由相互具有蚀刻选择性的材料构成。即,优选透射控制膜5对于相位控制膜4的蚀刻剂具有耐性、相位控制膜4对于透射控制膜5的蚀刻剂具有耐性。
光掩模1能够作为多灰度光掩模来使用。即,能够作为用于在被转印体上形成具有抗蚀剂的残膜厚度不同的多个区域的抗蚀剂图案的光掩模。此处,抗蚀剂可以为正型或负型的光致抗蚀剂。
该多灰度光掩模例如在显示装置的制造时,与仅使用二元掩模的情况相比,是具有减少所需的光掩模的片数的效果的功能性光掩模。
其中,上述抗蚀剂图案除了包含在电子器件制造的过程中作为蚀刻掩模使用、然后被除去的抗蚀剂图案以外,还包含作为由感光材料构成的立体构成物而残留于显示装置等电子器件内的抗蚀剂图案。
使用该光掩模1,进行与上述同样的光学模拟,结果如图5(c)所示,相当于光强度分布的底部的(B)的部分与图5(a)的情况相比降低,另外,底部两侧的倾斜得到抑制,倾斜角(θ3)与图5(a)的倾斜角θ1相同。
因此可知,在使用光掩模1并利用FPD(Flat Panel display,平板显示器)用曝光装置进行曝光时,形成于被转印体上的抗蚀剂图案形状变得良好。
<光掩模1的制造方法>
参照图6对光掩模1的制造方法例进行说明。
(a)准备在透明基板3的主表面上形成有相位控制膜4、进而形成有第1抗蚀剂膜21的带抗蚀剂的光掩模坯。第1抗蚀剂膜21设为正型的光致抗蚀剂。相位控制膜4的成膜可以应用溅射法等公知的方法。后述的透射控制膜5、遮光膜9也同样。
(b)利用描绘装置,使用基于所要得到的器件图案的图案数据对第1抗蚀剂膜21进行描绘,并进行显影,由此得到第1抗蚀剂图案21’。此处,可以应用激光描绘装置。
(c)将上述第1抗蚀剂图案21’作为蚀刻掩模对相位控制膜4进行湿式蚀刻,形成相位控制膜图案4’(划定遮光部7的区域)。相位控制膜4包含金属硅化物(例如MoSi)时,可以使用氟系的蚀刻剂。
(d)除去第1抗蚀剂图案21’后,在透明基板3的主表面的整面形成透射控制膜5。透射控制膜5的材料可以包含Cr化合物,确保其与相位控制膜4之间的蚀刻选择性。
(e)在透射控制膜5上形成第2抗蚀剂膜22。
(f)对第2抗蚀剂膜22进行描绘和显影,形成第2抗蚀剂图案22’。该第2抗蚀剂图案22’被覆成为半透光部8的区域,并且被覆成为遮光部7的区域中除了成为边缘部7a的区域以外的区域。
(g)将第2抗蚀剂图案22’作为蚀刻掩模,对露出的透射控制膜5进行蚀刻,形成透射控制膜图案5’。透射控制膜5为Cr系的膜时,可以使用公知的Cr用蚀刻剂。通过该蚀刻,形成边缘部7a和半透光部8。
(h)除去第2抗蚀剂图案22’,完成光掩模1。
上述制造方法中,在形成相位控制膜图案4’的工序以及形成透射控制膜图案5’的工序中的任一工序中,均分别将单一的膜作为蚀刻对象。即,不应用利用同一蚀刻剂连续地对2层以上的层积进行蚀刻的工序,因此,能够在短时间结束各自的蚀刻,可抑制侧蚀的进行。由此,能够抑制光掩模面内的CD(Critical Dimension、图案宽度)的偏差,能够得到优异的CD精度。
需要说明的是,在(b)工序的描绘和(f)工序的描绘中相互产生了对位偏差的情况下,具有边缘部7a的宽度在面内难以达到均匀的倾向。关于这点,下文中在对光掩模2的说明中进行记述。
<第2实施方式的光掩模2>
图7(a)中示出本发明的第2实施方式的光掩模2。图7(b)示出图7(a)的点划线部分的纵截面。
光掩模2与光掩模1的不同点在于,除了相位控制膜4和透射控制膜5以外,还使用了遮光膜9。
该光掩模2是在透明基板3上将相位控制膜4、遮光膜9和透射控制膜5分别图案化而形成的,其具有透光部6、遮光部7和半透光部8。与光掩模1同样地,包含与半透光部8相邻且从两侧夹持该半透光部8的遮光部7。
透明基板3可以应用与光掩模1同样的透明基板。
相位控制膜4也可以应用与光掩模1同样的相位控制膜。即,对于上述代表波长的光,透射率Tp(%)满足Tp≥2、优选为2≤Tp<15。透射率Tp更优选为3<Tp<10。另外,相移量为大致180度。此处,大致180度是指180±20度的范围、即
遮光膜9实质上遮蔽曝光光(优选光学浓度OD≥3)。遮光膜9可以在其表面侧和/或背面侧设置有控制光的反射的反射控制层(但未图示)。
与光掩模1同样地,在光掩模2的转印用图案中,如图7(a)所示,透光部6是透明基板3的表面露出而成的。
遮光部7是在透明基板3上形成至少相位控制膜4而成的区域。但是,与光掩模1不同,遮光部7具有边缘部7a、裕量部7c和层积部7b。
即,遮光部7是沿着遮光部7与相邻的透光部6的边界(即,与透光部6相邻的遮光部7的边缘)且具有规定宽度D1(μm)的区域,其具有在透明基板3上仅形成有相位控制膜4的边缘部7a。宽度D1的尺寸与光掩模1相同。
另外,遮光部7具有与边缘部7a相邻(在与透光部6相邻的边界相反的一侧相邻)的规定宽度M(μm)的裕量部7c。裕量部7c由相位控制膜4与遮光膜9的层积而成。M的尺寸只要满足(W/2-D1)>M就没有特别限制。其中,优选0<M≤0.8。关于这点,在下文中进一步进行记述。
此处也是透射控制膜5直接或间接层积于相位控制膜4上的部分为层积部7b。图7中,层积部7b是透射控制膜5隔着遮光膜9层积于相位控制膜4上而成的。在遮光部7中除边缘部7a以外的区域配置有裕量部7c和层积部7b。
在这样的光掩模2中,也与光掩模1同样地,边缘部7a与透光部6彼此相邻,对于曝光光的代表波长的相位差为(即大致180度)。由于该相位差,分别透射边缘部7a和透光部6的透射光相互干涉,得到将光强度相互抵消的所谓的相移效果,在被转印体上,该位置处的光强度分布的轮廓得到改善(光强度分布的倾斜得到抑制)。
另一方面,遮光部7中边缘部7a以外的部分(远离边缘的部分)包含相位控制膜4与透射控制膜5的层积结构,进而在边缘部7a和裕量部7c以外的区域(也称为中央区域)层积有遮光膜9,因此遮光性优异,实质上不产生由曝光光的透射带来的影响。
边缘部7a的宽度D1(μm)可以与光掩模1的情况下同样地设为0.5≤D1<5.0。更优选可以设为0.5≤D1≤2.0。
半透光部8是在透明基板3上仅形成透射控制膜5而成的。透射控制膜5对于上述代表波长的光的相移量(度)如上所述为更优选为即,尽管半透光部8与透光部6相邻,但由于其边界的相位差小于90度,因此不会在被转印体上产生暗线。
图7(a)中,宽度V的透射控制膜5的部分与相位控制膜4的重叠宽度D2(μm)与上述光掩模1相同。
在对如上构成的光掩模2进行曝光而要在被转印体上形成的抗蚀剂图案中,也能够使其侧壁的截面形状更尖锐,能够提高使用该光掩模所要得到的电子器件的尺寸精度、成品率。
光掩模2中的转印用图案是在透明基板3上配置分别图案化的相位控制膜4、遮光膜9和透射控制膜5而形成的。也可以附加地在透明基板3上形成有其他的膜或膜图案。
相位控制膜4、遮光膜9和透射控制膜5均优选为可进行湿式蚀刻的材料。
相位控制膜4的材料可以从与上述光掩模1的候选材料相同的材料中选择。另外,透射控制膜5也是同样的。
另外,相位控制膜4和透射控制膜5优选由相互具有蚀刻选择性的材料构成。即,优选透射控制膜5对于相位控制膜4的蚀刻剂具有耐性、相位控制膜4对于透射控制膜5的蚀刻剂具有耐性。
遮光膜9可以对相位控制膜4、透射控制膜5的材料中的一者或两者具有蚀刻选择性。其中,遮光膜9可以具有与透射控制膜5共通的蚀刻特性。在后述的光掩模2的制造方法2中,对于遮光膜9和透射控制膜5均含有Cr、可利用共通的蚀刻剂进行蚀刻的情况进行说明。
光掩模2能够与光掩模1同样地作为多灰度光掩模来使用。即,其为用于在被转印体上形成具有抗蚀剂的残膜厚度不同的多个区域的抗蚀剂图案的光掩模。此处,抗蚀剂可以为正型或负型的光致抗蚀剂。
其中,上述抗蚀剂图案除了包含在电子器件制造的过程中作为蚀刻掩模使用、然后被除去的抗蚀剂图案以外,还包含作为由感光材料构成的立体构成物而残留于显示装置等电子器件内的抗蚀剂图案。
与光掩模1同样地,光掩模2在利用FPD用曝光装置进行曝光时可抑制形成于被转印体上的抗蚀剂图案的侧壁的截面的倾斜,除此之外,由遮光部7带来的遮光性更高。
<光掩模2的制造方法>
参照图8和图9对光掩模2的制造方法例进行说明。
(a)准备在透明基板3的主表面上依次形成有相位控制膜4和遮光膜9、进而形成有第1抗蚀剂膜21的带抗蚀剂的光掩模坯。第1抗蚀剂膜21设为正型的光致抗蚀剂。
(b)利用描绘装置,使用基于所要得到的器件图案的图案数据对第1抗蚀剂膜21进行描绘,并进行显影,由此得到第1抗蚀剂图案21’。此处,可以应用激光描绘装置。
(c)将上述第1抗蚀剂图案21’作为蚀刻掩模对遮光膜9进行湿式蚀刻,形成遮光膜图案9’。此处,遮光膜9由含有Cr的材料构成,使用Cr用蚀刻剂(硝酸铈铵等)。接着,将该遮光膜图案9’作为蚀刻掩模,对相位控制膜4进行湿式蚀刻(划定遮光部7的区域)。此处,相位控制膜4包含金属硅化物(例如MoSi),蚀刻中使用氟系的蚀刻剂。
(d)再次应用Cr用蚀刻剂,将第1抗蚀剂图案21’和相位控制膜图案4’作为蚀刻掩模,对遮光膜9进行侧蚀。侧蚀宽度设为D1(μm),停止蚀刻。
(e)除去第1抗蚀剂图案21’。
(f)在透明基板3的主表面的整面形成透射控制膜5。透射控制膜5的材料可以包含Cr化合物。透射控制膜5和遮光膜9能够利用同一蚀刻剂进行蚀刻。其中,对于该蚀刻剂,用于将该膜厚蚀刻除去所要的时间优选设为(遮光膜9所要的时间:透射控制膜5所要的时间)为(5:1)~(20:1)的范围。该蚀刻所要的时间由膜材料和膜厚决定。
(g)在透射控制膜5上形成第2抗蚀剂膜22。
(h)对第2抗蚀剂膜22进行描绘和显影,形成第2抗蚀剂图案22’。该第2抗蚀剂图案22’被覆成为半透光部8的区域,并且被覆成为遮光部7的区域中除了成为边缘部7a和裕量部7c的区域以外的区域。即,第2抗蚀剂图案22’相对于与透光部6所对应的区域的尺寸在相邻的遮光部7侧的每一单侧具有以(D1+M)量扩张的开口。因此,如后所述,通过以该第2抗蚀剂图案22’作为掩模将透射控制膜5图案化,从而形成了边缘部7a和裕量部7b。
(i)将第2抗蚀剂图案22’作为蚀刻掩模,对露出的透射控制膜5进行蚀刻,形成透射控制膜图案5’。在透射控制膜5被蚀刻除去的时刻停止蚀刻。需要说明的是,在透射控制膜5的蚀刻结束后,在成为裕量部7c的区域中遮光膜9露出,由于该遮光膜9与透射控制膜5具有共通的蚀刻特性,因此可能导致遮光膜9表面受损、一部分膜厚被蚀刻除去。即,在成为裕量部7c的区域所残留的遮光膜9的膜厚稍小于遮光部7(除边缘部7a和裕量部7c以外的区域、中央区域)处的遮光膜9的膜厚。换言之,裕量部7c是遮光膜9的表面露出、并且从该遮光膜9的表面失去了一部分膜厚的部分。
遮光膜9在表面侧具有防反射层的情况下,该反射防止层有可能被部分或全部除去。但是,实质上不会对遮光部9的遮光性产生影响,另外,即使反射特性在裕量部分发生变化,由于需要防反射功能的描绘工序已经结束,因此不会产生不利之处。
(j)除去第2抗蚀剂图案22’,完成光掩模2。
上述制造方法中,在形成相位控制膜图案4’和遮光膜图案9’的过程中仅具有1次描绘工序。即,使用通过(b)的工序的描绘所形成的第1抗蚀剂图案21’,将相位控制膜图案4’图案化,并且进一步利用侧蚀,将遮光膜图案9’图案化。因此,所得到的光掩模2具有的边缘部7a的宽度D1与侧蚀宽度相同,在面内达到均匀的宽度。换言之,利用光掩模1的制造方法能够消除在2次描绘之间可能产生的对位偏差的影响,光掩模面内的边缘部7a的宽度D1不会产生偏差。并且,当边缘部7a的宽度在面内均匀时,由该部分得到的相移效果、即光强度分布的提高效果在面内均匀,因此,在使用光掩模2所要得到的电子器件中可得到CD精度提高、成品率提高这样的优异作用。
需要说明的是,裕量部7c的宽度M(μm)过大时,产生在遮光膜9表面中上述损伤的区域变宽的风险。考虑到这一点,裕量部7c的宽度M的优选范围为0<M≤0.8。
上述制造方法中,在形成相位控制膜图案4’的工序、形成遮光膜图案9’的工序和形成透射控制膜图案5’的工序中的任一工序中,均分别以单一的膜作为蚀刻对象。即,不应用利用同一蚀刻剂连续地对2层以上的层积进行蚀刻的工序,因此能够在短时间结束各自的蚀刻。其结果,可抑制侧蚀的进行,因此能够抑制光掩模面内的CD的偏差,可得到优异的CD精度。
另外,光掩模2的遮光部7在除了边缘部7a、裕量部7c以外的区域(也称为中心区域)中进行3层层积,因此其遮光性极其优异,优选可以为OD4以上。
图10中示出了通过光掩模2的制造方法的变形例来制造光掩模2’的工序。此处,在图9(h)之后参照图10(i’)和(j’)。
(i’)将第2抗蚀剂图案22’作为蚀刻掩模,对露出的透射控制膜5进行蚀刻,形成透射控制膜图案5’。进一步继续蚀刻,对露出的部分遮光膜9进行蚀刻。上述蚀刻结束后,宽度D3的相位控制膜4露出,形成边缘部7a。
(j’)除去第2抗蚀剂图案22’,完成光掩模2’。
光掩模2’中,边缘部7a的宽度D3在面内也是均匀的。因此,由该部分得到的相移效果、即光强度分布的提高效果在面内均匀,因此,在使用光掩模2’所要得到的电子器件中,CD精度提高、成品率提高。
光掩模2’中,边缘部7a的宽度D3(μm)可以设为0.5≤D3<5.0。
<显示装置的制造方法>
本申请发明的光掩模适合作为显示装置制造用途来使用,这对于光掩模1和光掩模2、2’是共通的。作为为了制造显示装置而使用的曝光装置,可以为FPD(Flat PanelDisplay,平板显示器)用的、等倍投影曝光方式(例如数值孔径NA为0.08~0.15)的曝光装置。作为光源,包含i线、h线、g线中的任一种,可有效地使用含有包含这些之中的两种以上的波长或波长范围的光。
具体而言,可以具有准备光掩模1或光掩模2、2’中的任一者的工序;和使用曝光装置对光掩模1或光掩模2、2’中的任一者进行曝光的工序,由此制造显示装置。这样,本申请发明的光掩模能够适合用于例如显示装置(液晶显示装置、有机EL显示装置)的TFT(薄膜晶体管)基板的制造。需要说明的是,本说明书中,显示装置包括用于构成显示装置的电子器件。
<变形例>
以上对本发明的实施方式进行了具体说明,但本发明的技术范围不限于上述实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
本申请发明的光掩模适合用作显示装置制造用途,但对其用途没有限制。即,关于本申请发明的光掩模的用途、构成、制法,只要不损害本发明的作用效果,并不限于上述例示。
另外,可以在不损害本发明的作用效果的范围内在本申请发明的光掩模中使用附加的光学膜或功能膜。
符号的说明
3…透明基板、4…相位控制膜、4’…相位控制膜图案、5…透射控制膜、5’…透射控制膜图案、6…透光部、7…遮光部、7a…边缘部、7b…层积部、7c…裕量部、8…半透光部、9…遮光膜、9’…遮光膜图案、21…第1抗蚀剂膜、21’…第1抗蚀剂图案、22…第2抗蚀剂膜、22’…第2抗蚀剂图案。
Claims (16)
1.一种光掩模,其是在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案的光掩模,其中,
所述转印用图案通过将形成于所述透明基板上的相位控制膜和透射控制膜分别图案化而形成,
所述相位控制膜对于所述光掩模的曝光光中包含的代表波长的光具有透射率Tp和大致180度的相移量,其中Tp≥2,透射率Tp的单位为%,
所述透光部是所述透明基板露出而成的,
所述半透光部是在所述透明基板上形成所述透射控制膜而成的,
所述遮光部具有边缘部和层积部,
所述边缘部沿着与所述透光部相邻的边缘以规定宽度D1配置,其是在所述透明基板上形成所述相位控制膜而成的,其中0.5≤D1,规定宽度D1的单位为μm,
所述层积部配置于所述边缘部以外的区域,其是在所述透明基板上层积所述相位控制膜和所述透射控制膜而成的。
3.如权利要求1或2所述的光掩模,其中,所述层积部是在所述透明基板上的所述相位控制膜上直接或间接层积所述透射控制膜而成的。
4.如权利要求1或2所述的光掩模,其中,所述相位控制膜和所述透射控制膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
5.如权利要求1或2所述的光掩模,其中,
所述层积部除了所述相位控制膜和所述透射控制膜以外还包含层积有遮光膜的区域,
所述遮光膜的光学浓度OD为3以上。
6.如权利要求5所述的光掩模,其中,所述层积部包含在所述透明基板上依次层积有所述相位控制膜、所述遮光膜和所述透射控制膜的区域。
7.如权利要求6所述的光掩模,其中,
所述遮光部进一步具有夹在所述层积部与所述边缘部之间而配置、并以规定宽度M形成的裕量部,其中0<M≤0.8,规定宽度M的单位为μm,
所述裕量部是所述遮光膜的表面露出、并且从该遮光膜的表面失去了一部分膜厚的部分。
8.一种光掩模的制造方法,其是在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案的光掩模的制造方法,
所述透光部是所述透明基板露出而成的,
所述半透光部是在所述透明基板上形成所述透射控制膜而成的,
所述遮光部具有边缘部和层积部,
所述边缘部沿着与所述透光部相邻的边缘以规定宽度D1配置,其是在所述透明基板上形成相位控制膜而成的,其中0.5≤D1,规定宽度D1的单位为μm,
所述层积部配置于所述边缘部以外的区域,其是在所述透明基板上层积所述相位控制膜和所述透射控制膜而成的,
所述制造方法中,具备下述工序:
准备在所述透明基板上形成有所述相位控制膜的光掩模坯的工序;
第1图案化工序,将所述相位控制膜图案化,形成相位控制膜图案;和
第2图案化工序,在形成于所述相位控制膜图案上和所述透明基板上的所述透射控制膜上形成抗蚀剂膜,对该抗蚀剂膜实施描绘、显影,使用由此形成的抗蚀剂图案将所述透射控制膜图案化,
所述第2图案化工序中,
所述抗蚀剂图案相对于与所述透光部所对应的区域的尺寸在相邻的所述遮光部侧的每一单侧具有以D1量扩张的开口,通过以该抗蚀剂图案作为掩模将所述透射控制膜图案化,形成所述边缘部。
10.如权利要求8或9所述的光掩模的制造方法,其中,所述相位控制膜和所述透射控制膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
11.一种光掩模的制造方法,其是在透明基板上具备包含透光部、遮光部和半透光部的转印用图案的光掩模的制造方法,
所述透光部是所述透明基板露出而成的,
所述半透光部是在所述透明基板上形成所述透射控制膜而成的,
所述遮光部具有边缘部、层积部和裕量部,
所述边缘部沿着与所述透光部相邻的边缘以规定宽度D1配置,其是在所述透明基板上形成所述相位控制膜而成的,其中0.5≤D1,规定宽度D1的单位为μm,
所述层积部配置于所述边缘部以外的区域,其是在所述透明基板上的所述相位控制膜上直接或间接层积所述透射控制膜而成的,
所述裕量部夹在所述边缘部与所述层积部之间而配置,其具有规定宽度M,其中0<M≤0.8,规定宽度M的单位为μm,
所述制造方法中,具备下述工序:
准备在所述透明基板上依次形成有所述相位控制膜、遮光膜和第1抗蚀剂膜的光掩模坯的工序;
对所述第1抗蚀剂膜实施描绘和显影,形成第1抗蚀剂图案的工序;
第1图案化工序,使用所述第1抗蚀剂图案,将所述遮光膜图案化,接着将所述相位控制膜图案化,形成相位控制膜图案;
侧蚀工序,使用所述第1抗蚀剂图案,对所述遮光膜进行侧蚀,形成遮光膜图案;和
第2图案化工序,在形成于所述相位控制膜图案和所述遮光膜图案上以及所述透明基板上的所述透射控制膜上形成第2抗蚀剂膜,对该第2抗蚀剂膜实施描绘、显影,使用所形成的第2抗蚀剂图案,将所述透射控制膜图案化,
所述第2图案化工序中,
所述第2抗蚀剂图案相对于与所述透光部所对应的区域的尺寸在相邻的所述遮光部侧的每一单侧具有以D1+M量扩张的开口,通过以该第2抗蚀剂图案作为掩模将所述透射控制膜图案化,形成所述边缘部和所述裕量部。
12.如权利要求11所述的光掩模的制造方法,其中,所述相位控制膜和所述透射控制膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
13.如权利要求11或12所述的光掩模的制造方法,其中,所述遮光膜和所述透射控制膜由可利用相互共通的蚀刻剂进行蚀刻的材料构成。
15.如权利要求11或12所述的光掩模的制造方法,其中,所述裕量部是层积于所述透射控制膜上的所述遮光膜的表面露出、并且从该遮光膜的表面失去了一部分膜厚的部分。
16.一种显示装置的制造方法,其具有下述工序:
准备权利要求1~7中任一项所述的光掩模、或者利用权利要求8~15中任一项所述的制造方法得到的光掩模的工序;和
使用曝光装置,对所述光掩模进行曝光的工序。
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