CN1577085A - 灰调掩模的制造方法和灰调掩模 - Google Patents

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Abstract

一种可以制造高质量的TFT的半色调膜类型的灰调掩模的制造方法及灰调掩模。一种具有遮光部、透光部和半透光部的灰调掩模的制造方法，具有下述工序：准备在透明基板(21)上依次形成了半透光膜(22)和遮光膜(23)的掩模坯；在掩模坯上形成与遮光部对应的区域的抗蚀图案(24a)，通过将该抗蚀图案(24a)作为掩模来蚀刻遮光膜(23)，在半透光膜(22)上形成遮光部；其次，在至少包含半透光部的区域中形成抗蚀图案(24b)，通过把该抗蚀图案(24b)作为掩模来蚀刻半透光膜(22)，形成半透光部和透光部。

Description

灰调掩模的制造方法和灰调掩模
技术领域
本发明涉及适合在薄膜晶体管液晶显示装置(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display：以下称为TFT-LCD)等的制造中使用的灰调掩模(graytone mask)的制造方法和灰调掩模。
背景技术
专利文献1：特开2000-111958号公报
非专利文献1：“月刊エフピ一デイ·インテリジエンス(FPD·Intelligence)”，1999年5月，p.31-35。
由于TFT-LCD具有与CRT(阴极射线管)相比易于做成薄型且耗电低的优点，因此当前其商品化正在急速进展。TFT-LCD具有在排列为矩阵状的各像素中排列着TFT的结构的TFT基板，并具有对应于各像素排列着红色、绿色和蓝色像素图案的滤色片夹着液晶相重叠而成的概略结构。TFT-LCD的制造工序个数很多，仅TFT基板就要用5～6张光掩模进行制造。
在这样的状况下，提出了利用4张光掩模进行TFT基板制造的方法(例如专利文献1、非专利文献1)。
该方法通过利用具有遮光部、透光部和半透光部(灰调部)的光掩模(以下称为灰调掩模)，减少使用的掩模张数。在图10和图11(图11是图10的制造工序的后续工序)中，表示出利用灰调掩模的TFT基板制造工序的一例。
在玻璃基板1上，形成栅极用金属膜，通过利用光掩模的光刻工艺，形成栅极2。其后，形成栅极绝缘膜3、第1半导体膜4(a-Si)、第2半导体膜5(N+a-Si)、源漏极用金属膜6以及正性抗蚀膜7(图10(1))。其次，通过利用具有遮光部11、透光部12和半透光部13的灰调掩模10，对正性抗蚀膜7进行曝光和显影，形成第1抗蚀图案7a，使其覆盖TFT沟道部和源漏极形成区域、数据线形成区域，并且使沟道部形成区域比源漏极形成区域薄(图10(2))。其次，将第1抗蚀图案7a作为掩模，蚀刻源漏极用金属膜6和第2、第1半导体膜5、4(图10(3))。其次，通过用氧进行灰化(ashing)来除去沟道部形成区域的薄抗蚀膜，形成第2抗蚀图案7b(图11(1))。然后，将第2抗蚀图案7b作为掩模，蚀刻源漏极用金属膜6，形成源/漏极6a、6b，其次，蚀刻第2半导体膜5(图11(2))，最后，剥离残留的第2抗蚀图案7b(图11(3))。
如图12所示，此处所用的灰调掩模10具有：与源/漏极对应的遮光部11a、11b；透光部12；以及与沟道部对应的半透光部(灰调部)13。半透光部13是形成了遮光图案13a的区域，该遮光图案13a由使用灰调掩模的大型LCD用曝光机的分辨率限度以下的微细图案构成。通常，遮光部11a、11b和遮光图案13a都是由Cr或Cr化合物等相同材料构成的相同厚度的膜形成。使用灰调掩模的大型LCD用曝光机的分辨率限度在步进方式的曝光机上大约为3μm、在镜面投影式的曝光机上大约为4μm。因此，例如，设在图12的半透光部13中的透过部13b的空白宽度小于3μm，设遮光图案13a的线宽小于曝光机的分辨率限度以下的3μm。
对于上述微细图案类型的半透光部，在灰调部分的设计上，具体地说，有把用于获得遮光部和透光部之间的半色调效果的微细图案做成线&空白型、还是做成点阵(网点)型、或者做成其它图案的多种选择，而且，在线&空白型的情况下，必须考虑线宽设为多少、透光部分和遮光部分的比例为多少、整体的透过率设计达到什么程度等相当多的问题来进行设计。此外，在掩模的制造中，要求进行对线宽的中心值的管理以及掩模内的线宽的偏差管理并要求高难度的生产技术。
因此，已经提出了将希望进行半色调曝光的部分做成半透过性的半色调膜(半透光膜)的方案。通过利用该半色调膜，可以减小半色调部分的曝光量，进行半色调曝光。通过变更为半色调膜，在设计中只要研究整体的透过率需要达到多少即可，对于掩模，也只要选择半色调膜的种类或膜厚，就可以生产掩模。因此，在掩模制造中，只要对半色调膜的膜厚进行控制即可，比较容易进行管理。此外，在用半透光部形成TFT沟道部时，如果是半色调膜，由于通过光刻工序能够容易地形成图案，因此也可以使沟道部的形状变得复杂。
以往，半色调膜型的灰调掩模是如下制造的。此处，可举出如图1所示的TFT基板的图案100作为一例进行说明。图案100由以下部分构成：遮光部101，其由与TFT基板的源极和漏极对应的图案101a、101b构成；半透光部103，其由与TFT基板的沟道部对应的图案构成；透光部102，其形成于上述图案的周围。
首先，准备在透明基板上依次形成了半透光膜和透光膜的掩模坯(mask blank)，在该掩模坯上形成抗蚀膜。其次，通过进行图案描绘、显影，在与上述图案100的遮光部101和半透光部103对应的区域上，形成抗蚀图案。其次，通过用适当方法进行蚀刻，除去与没有形成上述抗蚀图案的透光部102对应的区域的遮光膜及其下层的半透光膜，形成如图13(1)所示的图案。即，形成透光部202，同时，形成与上述图案100的遮光部和半透光部对应的区域的遮光图案201。在除去残留的抗蚀图案之后，通过再次在基板上形成抗蚀膜，进行图案描绘、显影，此次在与上述图案100的遮光部101对应的区域，形成抗蚀图案。其次，通过适当的蚀刻，仅除去没有形成抗蚀图案的半透光部区域的遮光膜。从而，如图13(2)所示，形成与上述图案100对应的图案。亦即，形成了由半透光膜图案203构成的半透光部，同时，形成了遮光部图案201a、201b。
但是，根据这样的以往的掩模制造方法，由于在第1次形成透光部的光刻工序与第2次形成半透光部的光刻工序中，分别进行图案描绘，因此，必须进行对准，以使第2次描绘与第1次描绘不产生图案偏差，但实际上，即使提高对准精度也很难完全消除对准偏差。例如，如图14(a)所示，由于对准偏差的原因，当半透光部图案203沿图示的X方向偏移而形成时，与TFT基板的源/漏极对应的遮光部的面积与设计值不同，会产生TFT特性发生变化的问题。此外，如图14(b)所示，由于对准偏差的原因，当半透光部图案203沿图示的Y方向偏移而形成时，会由于TFT基板的源/漏极间的短路而产生问题。总之，在这样的以往的掩模制造方法中，要高精度地形成TFT中特别重要的沟道部分是很困难的。
发明内容
因此，本发明的目的在于解除以往的问题点，提供能制造高质量的TFT的半色调膜型的灰调掩模的制造方法。
为解决上述课题，本发明具有下述方案。
(方案1)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，该制造方法的特征在于，具有：准备工序：准备在透明基板上至少依次形成了半透光膜和遮光膜的掩模坯；遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述遮光部对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，在半透光膜上形成遮光部；以及其后的半透光部图案形成工序：在至少包含所述半透光部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成半透光部和透光部。
(方案2)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，该制造方法的特征在于，具有：准备工序：准备在透明基板上至少形成了具有透过率取决于膜厚的特性的遮光膜的掩模坯；遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述遮光部对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来半蚀刻露出的遮光膜，使其为可得到规定透过率的膜厚，在基板上形成遮光部；以及其后的半透光部图案形成工序：在至少包含所述半透光部和遮光部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模，进一步蚀刻并除去露出的半蚀刻后的遮光膜，形成半透光部和透光部。
(方案3)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案；该制造方法具有在透明基板上形成由遮光部、透光部和半透光部构成的图案的工序，该制造方法的特征在于，形成所述图案的工序具有：遮光部图案形成工序：其包括在透明基板上形成用于形成遮光部的遮光部形成用的抗蚀图案，将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮光膜的工序；半透光部图案形成工序：其包括在透明基板上形成用于至少形成半透光部的半透光部形成用的抗蚀图案，将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻半透光膜的工序；在所述遮光部图案形成工序之后，进行半透光部图案形成工序。
(方案4)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，具有：准备工序：准备在透明基板上至少依次形成了半透光膜和遮光膜的掩模坯；遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，在半透光膜上形成由与源极和漏极对应的图案构成的遮光部；以及其后的半透光部图案形成工序：在至少包含所述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成与沟道部对应的半透光部。
(方案5)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有遮光部、透光部和半透光部，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，具有：准备工序：准备在透明基板上至少形成了具有透过率取决于膜厚的特性的遮光膜的掩模坯；遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来半蚀刻露出的遮光膜，使其为可得到规定透过率的膜厚，形成由与源极和漏极对应的图案构成的遮光部；以及其后的半透光部图案形成工序：在至少包含所述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模，进一步蚀刻并除去露出的半蚀刻后的遮光膜，形成与沟道部对应的半透光部。
(方案6)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有遮光部、透光部和半透光部，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，具有：准备工序：准备在透明基板上至少形成了遮光膜的掩模坯；遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，在透明基板上形成遮光部；其后的在形成了所述遮光部的透明基板上形成半透光膜的工序；以及其后的半透光部图案形成工序：在至少包含所述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成半透光部和透光部。
(方案7)如方案1或4所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，在所述掩模坯的半透光膜和遮光膜之间设有缓冲膜，该缓冲膜用于在通过蚀刻来除去遮光膜时保护半透光膜。
(方案8)如方案1至6中任何一项所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，所述灰调掩模具有遮光部与半透光部的相邻部，在所述半透光部图案形成工序中，作为用于形成与所述遮光部相邻的半透光部的半透光部形成用的抗蚀图案，采用比至少将希望的边缘区域附加到遮光部侧之后的半透光部所对应的区域大的半透光部形成用的抗蚀图案。
(方案9)如方案3至6中任何一项所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，在所述半透光部图案形成工序中，作为用于形成与沟道部对应的半透光部的半透光部形成用的抗蚀图案，采用比至少将希望的边缘区域附加到与沟道部对应的区域后的沟道部所对应的区域大的半透光膜形成用的抗蚀图案。
(方案10)如方案1至6中任何一项所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，由所述遮光部、透光部和半透光部构成的图案是为了在使用所述灰调掩模进行曝光的被处理体上得到下述掩模层的图案，该掩模层用于通过使对被处理体中的感光性材料层的曝光量，在所述遮光部、透光部和半透光部中分别不同，对由不同膜厚的感光性材料层构成的被处理体进行处理。
(方案11)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有遮光部、透光部和半透光部，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，在所述沟道部中形成有半透光膜，该半透光膜比将希望的边缘区域附加到与沟道部对应的区域后的沟道部所对应的区域大。
根据方案1，本发明的灰调掩模的制造方法，具有遮光部图案形成工序及其后的半透光部图案形成工序；该遮光部图案形成工序利用在透明基板上至少依次形成了半透光膜和遮光膜的掩模坯，在该掩模坯上形成与遮光部对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模进行蚀刻，在半透光膜上形成遮光部；该半透光部图案形成工序在至少包含半透光部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模进行蚀刻，形成半透光部和透光部。
因此，虽然进行2次光刻工序，但由于在第1次光刻工序中只对成为遮光部的部分进行图案形成，因此，在该时间点形成包含遮光部及其以外的成为半透光部部分的区域。作为结果，由于遮光部与半透光部的位置关系或大小等由第1次图案形成来决定，因此遮光部与半透光部的位置精度等就可以用1次描绘的精度来保障。从而，可以防止以往的由于第2次光刻工序中的描绘时的对准偏差等的影响而造成质量变差。这样，根据方案1的方法，由于作为掩模可以确保足够好的质量，因此，特别适合于制造对遮光部与半透光部的位置精度、或大小、尺寸等图案精度要求高的灰调掩模。例如，特别适合于制造TFT基板制造用的灰调掩模。
根据方案2，灰调掩模的制造方法具有遮光部图案形成工序及其后的半透光部图案形成工序；该遮光部图案形成工序利用在透明基板上至少形成了遮光膜的掩模坯，在该掩模坯上形成与遮光部对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来半蚀刻遮光膜，以形成遮光部；该半透光部图案形成工序在至少包含半透光部和遮光部的区域中形成抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模进一步蚀刻半蚀刻后的遮光膜，形成半透光部和透光部。
本方案中所用的掩模坯虽然设置在透明基板上的遮光膜基本上具有遮光性，但其由透过率特性根据膜厚的不同而不同的材料构成。即，在透明基板上以透过率大约为0％的膜厚形成遮光膜，而在遮光部以外的区域，如果通过半蚀刻使遮光膜的膜厚变薄，则可得到半透光部所需的大约50％的透过率。根据本方案，与上述方案1相同，可得到图案精度高的灰调掩模。除此之外，由于使用的掩模坯的层结构简单，因此具有容易制造的优点。
根据方案3，在TFT基板的制造工序中使用的、由遮光部形成与TFT基板的源极和漏极对应的图案并由半透光部形成与源极和漏极间的沟道部对应的图案的灰调掩模的制造方法中，在上述遮光部图案形成工序之后，进行半透光部图案的形成工序。
即，在第1次光刻工序中，通过对成为与源极/漏极对应的遮光部的部分进行图案形成，形成该遮光部。为了确保高质量的TFT特性，源极和漏极间的沟道部的图案精度是特别重要的。根据本方案的方法，在与源极和漏极对应的遮光部以及该源极和漏极间的沟道部，可通过第1次描绘来一次形做成重要的间隙，其位置精度等可用1次描绘的精度来保障。因此，可以防止由于第2次光刻工序中的描绘时的对准偏差等的影响而造成质量变差，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
根据方案4，在TFT基板的制造工序中使用的、由遮光部形成与TFT基板的源极和漏极对应的图案并由半透光部形成与源极和漏极间的沟道部对应的图案的灰调掩模的制造方法中，具有遮光部图案形成工序以及其后的半透光部图案形成工序；该遮光部图案形成工序利用在透明基板上至少依次形成有半透光膜和遮光膜的掩模坯，在该掩模坯上形成与上述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模进行蚀刻，在半透光膜上形成由与源极和漏极对应的图案构成的遮光部；该半透光部图案形成工序在至少包含上述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模进行蚀刻，形成与沟道部对应的半透光部。
即，与方案3相同，由于是在上述遮光部图案形成工序之后进行半透光部图案形成工序，因此与方案3相同，可以防止由于第2次光刻工序中的描绘时的对准偏差等的影响而造成质量变差，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
根据方案5，在TFT基板的制造工序中使用的、由遮光部形成与TFT基板的源极和漏极对应的图案并由半透光部形成与源极和漏极间的沟道部对应的图案的灰调掩模的制造方法中，具有遮光部图案形成工序以及其后的半透光部图案形成工序；该遮光部图案形成工序利用在透明基板上至少形成了具有透过率取决于膜厚特性的遮光膜的掩模坯，在该掩模坯上形成与上述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来半蚀刻露出的遮光膜，以得到规定的透过率，在透明基板上形成由与源极和漏极对应的图案构成的遮光部；该半透光部图案形成工序在至少包含上述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模进一步蚀刻露出的半蚀刻后的遮光膜，形成与沟道部对应的半透光部。
即，与方案3相同，由于是在上述遮光部图案形成工序之后进行半透光部图案形成工序，因此与方案3相同，可以防止由于第2次光刻工序中的描绘时的对准偏差等的影响而造成质量变差，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
根据方案6，在TFT基板的制造工序中使用的、由遮光部形成与TFT基板的源极和漏极对应的图案并由半透光部形成与源极和漏极间的沟道部对应的图案的灰调掩模的制造方法中，首先，准备至少形成了遮光膜的掩模坯，在该掩模坯上形成与上述源极和漏极对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，首先在透明基板上形成用于形成遮光部的遮光部图案，其次，在形成了上述遮光部的透明基板上形成半透光膜；在至少包含与上述沟道部对应的图案的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成半透光部和透光部。
即，不是利用半透光膜和遮光膜的层叠结构的掩模坯，而是首先利用仅形成了遮光膜的掩模坯来形成与源极和漏极对应的遮光部图案，因此可在该时间点决定源极和漏极的位置，其次，进行半透光膜的成膜、蚀刻，由于与方案3相同，是在上述遮光部图案形成工序之后进行半透光部图案形成工序，因此与方案3相同，可以防止由于第2次光刻工序中的描绘时的对准偏差等的影响而造成质量变差，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
根据方案7，由于在上述掩模坯的半透光膜和遮光膜之间设置缓冲膜，该缓冲膜具有在通过蚀刻来除去遮光膜时保护半透光膜的所谓蚀刻阻止剂的功能，因此在第1次光刻工序中，当通过蚀刻来除去没有形成抗蚀图案的区域的遮光膜时，可以防止下层的半透光膜的膜减少等损害。并且，为了在成为半透光部的区域中不损害下层的半透光膜的透过率，通常最好除去缓冲膜，但根据缓冲膜材质的不同，在透明度很高而即使不除去也不会损害半透光部的透过性的情况下，也可以保留缓冲膜。
根据方案8，上述灰调掩模具有遮光部与半透光部的相邻部，上述半透光部图案形成工序在上述遮光部与半透光部的相邻部，采用比在遮光部侧至少附加了希望的边缘区域后的半透光部所对应的区域大的半透光膜形成用的抗蚀图案，进行蚀刻加工。
当在第1次描绘形成的遮光部图案的希望的开口部中形成半透光部图案时，通过考虑位置偏差或对准偏差来形成在遮光部侧重叠的半透光部用的抗蚀图案，即使在多少产生了位置偏差或对准偏差时，也可以防止损害半透光部图案的位置精度。根据本方法，由于可高精度形成例如TFT特性上的重要的图案，因此可提供高质量的灰调掩模。这样，本发明特别适合于制造要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模。
根据方案9，由于采用比至少将希望的边缘区域附加到与沟道部对应的区域后的沟道部所对应的区域大的半透光膜形成用的抗蚀图案，因此即使在多少产生了位置偏差或对准偏差时，也可以防止沟道部的间隙的半透光部图案的位置精度被损害，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
根据方案10，由上述遮光部、透光部和半透光部构成的图案是为了在利用上述灰调掩模进行曝光的被处理体上得到下述掩模层的图案，该掩模层用于通过使对被处理体中的感光性材料层的曝光量，在上述遮光部、透光部和半透光部中分别不同，而对由不同膜厚的感光性材料层构成的被处理体进行处理。对具有这样的图案的灰调掩模，可以合适地利用方案1～6的制造方法。
根据方案11，在薄膜晶体管基板制造工序中使用的灰调掩模具有遮光部、透光部和半透光部；并由上述遮光部形成与上述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案；由上述半透光部形成与沟道部对应的图案；在该灰调掩模中，在上述沟道部中，形成将希望的边缘区域附加到与沟道部对应的区域后的稍微大一些的半透光膜。
即，即使在多少产生了位置偏差或对准偏差时，也可以防止沟道部的间隙的半透光部图案的位置精度被损害，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
附图说明
图1是表示TFT基板制造用的掩模图案的一例的图。
图2是按工序顺序表示与本发明的第1实施方式有关的制造方法的概略剖面图。
图3是表示本发明的第1实施方式的部分工序的平面图。
图4是用于说明把与半透光部对应的抗蚀图案形成得稍大一些的实施方式的概略平面图。
图5是按工序顺序表示与本发明的第2实施方式有关的制造方法的概略剖面图。
图6是按工序顺序表示与本发明的第3实施方式有关的制造方法的概略剖面图。
图7是按工序顺序表示与本发明的第3实施方式有关的制造方法的概略剖面图。
图8是表示本发明的第3实施方式中的灰调掩模的一例的平面图和概略剖面图。
图9是表示本发明的第3实施方式中的灰调掩模的一例的概略剖面图。
图10是表示使用灰调掩模的TFT基板的制造工序的概略剖面图。
图11是表示使用灰调掩模的TFT基板的制造工序的概略剖面图(图10的制造工序的后续工序)。
图12是表示微细图案类型的灰调掩模的一例的图。
图13是用于说明以往的灰调掩模的制造方法的概略平面图。
图14是用于说明利用以往的制造方法制造的灰调掩模的问题的概略平面图。
符号说明
10：灰调掩模；20：灰调掩模；21：透明基板；22：半透光膜；23：遮光膜；24：抗蚀膜；25：缓冲膜；100：TFT基板用图案；101：遮光部；102：透光部；103：半透光部。
具体实施方式
以下，通过实施方式，对本发明进行详细说明。
图2表示与本发明有关的灰调掩模的制造方法的第1实施方式，是按顺序示出该制造工序的概略剖面图。
并且，在本实施方式中，把形成上述图1所示的TFT基板用图案100的情况，作为例子进行说明。
如图2(a)所示，在本实施方式中使用的掩模坯在石英等透明基板21上依次形成了半透光膜22和遮光膜23。此处，作为遮光膜23的材质，优选能得到高遮光性的薄膜，例如可列举出Cr、Si、W、Al等。此外，作为半透光膜22的材质，优选在将透光部的透过率设为100％时，能得到透过率约为50％程度的半透过性的薄膜，例如可列举出Cr化合物(Cr氧化物、氮化物、氧氮化物、氟化物等)、MoSi、Si、W、Al等。Si、W、Al等是根据膜厚可得到高遮光性或得到半透过性的材质。此外，由于所形成的掩模的遮光部是半透光膜22和遮光膜23的层叠，因此，即使遮光膜单独的遮光性不足，但只要与半透光膜组合起来可以得到遮光性即可。并且，此处所谓的透过率指的是对使用灰调掩模的例如大型LCD用曝光机的曝光光波长的透过率。此外，完全没有必要把半透光膜的透过率限定在50％的程度。把半透光部的透过性设定到什么程度是设计上的问题。
此外，关于上述遮光膜23和半透光膜22的材质的组合，要求膜相互之间的蚀刻特性必须不同，对于一个膜的蚀刻环境，另一个膜必须具有抵抗性。例如，在用Cr形成遮光膜23，用MoSi形成半透光膜22的情况下，当利用氯类气体来干式蚀刻Cr遮光膜，或者利用使过氧盐与硝酸亚铈铵混合并稀释后的蚀刻液来湿式蚀刻Cr遮光膜时，由于在与衬底的MoSi半透光膜之间能得到很高的蚀刻选择比，因此可以几乎不对MoSi半透光膜造成损害，通过蚀刻只除去Cr遮光膜。进而，优选上述遮光膜23和半透光膜22在基板上成膜后具有良好的密合性。
上述掩模坯可以通过在透明基板21上依次对半透光膜22和遮光膜23进行成膜而得到，成膜方法可以选择蒸镀法、溅射法、CVD(化学气相沉积)法等适合于膜的种类的方法。此外，关于膜厚没有特别的限制，只要以能得到良好的遮光性或半透光性的最佳的膜厚来形成即可。
其次，对利用该掩模坯的灰调掩模的制造工序进行说明。
首先，在该掩模坯上涂覆例如电子射线或激光描绘用的正性抗蚀剂，进行烘焙，形成抗蚀膜24。其次，利用电子射线描绘机或激光描绘机进行描绘。描绘数据是与图1所示的源/漏极图案101a、101b对应的遮光部101的图案数据。描绘后，对其进行显影，在掩模坯上形成与遮光部对应的抗蚀图案24a(参考图2(b))。
其次，将形成的抗蚀图案24a作为掩模，来干式蚀刻遮光膜23，形成与遮光部对应的图案23a、23b(参考图2(c))。当遮光膜23由Cr系材料构成时，可以采用利用氯气的干式蚀刻。与遮光部对应的区域以外的区域，通过遮光膜23的蚀刻，成为使衬底的半透光膜22露出的状态。残留的抗蚀图案24a可利用氧灰化法或浓硫酸等除去。
图3(1)是对应的平面图，在图2(c)中示出沿其I-I线的剖面。观察图3(1)可知，通过以上说明过的第1次光刻工序，形成与TFT基板的源极和漏极对应的遮光部图案23a、23b，在该时间点，虽然没有描绘半透光部和透光部，但源极和漏极间的沟道部的间隙以及与遮光部的位置关系通过一次描绘便可以一次得到。因此，可以用一次描绘来确保与TFT特性上重要的沟道部对应的图案的位置精度。
其次，再次在整个面上涂覆上述抗蚀剂，形成抗蚀膜。进而，进行第2次描绘。此时的描绘数据是至少包含与图1所示的源极和漏极间的沟道部对应的半透光部103的图案数据。描绘后，对其进行显影，形成至少与半透光部对应的抗蚀图案24b(参考图2(d))。
其次，将形成的抗蚀图案24b作为掩模，通过干式蚀刻，除去成为透光部的区域的半透光膜22。从而，半透光部被描绘为透光部，形成半透光部和透光部(参考图2(e))。此处，虽然在遮光膜图案23a、23b上没有形成抗蚀图案，但在本实施方式中，由于使用的掩模坯的遮光膜23和半透光膜22以蚀刻特性相互不同的材质来形成，因此在蚀刻半透光膜22的环境下，遮光膜几乎不会被蚀刻。此时，遮光膜图案23a、23b成为蚀刻掩模(抗蚀剂)，半透光膜22被蚀刻。但是，为了可靠地防止遮光膜被损坏，也可以将上述抗蚀图案24b形成在包含遮光膜图案23a、23b的区域中。并且，利用氧灰化法等除去残留的抗蚀图案。
如上所述，完成本实施方式的灰调掩模20。图3(2)是该掩模的平面图，沿该I-I线的剖面与图2(e)对应。所得到的掩模具有与图1所示的TFT基板用图案的源极和漏极图案101a、101b对应的遮光膜图案23a、23b以及与沟道部103对应的半透光膜图案22a，其周边露出透明基板21来形成透光部21。根据本发明的方法，由于能够高精度形成例如TFT特性上的重要的图案，因此可提供高质量的灰调掩模。这样，本发明特别适合于制造要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模。
并且，在上述实施方式中，在为了形成透光部的第2次光刻工序中，在形成抗蚀膜后进行描绘时，也可以把描绘区域中设定比必要的尺寸稍微大一些的边缘区域(例如0.1～1μm的程度)来进行描绘。即，由于TFT基板制造用的灰调掩模一般是在大型基板(例如一边或短边是300mm以上的正方形或长方形基板)上，重复形成与TFT基板的像素图案对应的由希望的遮光部、透光部和半透光部构成的单位图案，因此描绘精度在平面内发生偏差(面内分布)的可能性很高。此外，也必须考虑重复描绘时的对准精度的限度。虽然必须在覆盖了第1次描绘时就被高精度定位的半透光部的区域中形成抗蚀图案24b，但即使在第2次描绘中存在位置偏差或对准偏差时，也可以为了确保半透光部的图案精度，而象例如如图4(1)所示的那样设定描绘区域：在图示形成沟道部的半透光部的X和Y方向上，附加考虑描绘精度和对准精度而决定的边缘区域，使其形成分别覆盖稍大一点(宽度大)区域的抗蚀图案24b。
在此情况下，当进行露出的半透光膜22的蚀刻，除去抗蚀图案24b时，如图4(2)所示，虽然半透光膜图案22a在图示的X和Y方向以稍微突出的状态形成，但是由于遮光部按设计图案形成，半透光部的沟道部的间隙也按设计形成，因此利用该掩模制造的TFT在特性上完全没有问题。
图5表示与本发明有关的灰调掩模的制造方法的第2实施方式，是按顺序表示该制造工序的概略剖面图。
如图5(a)所示，在本实施方式中使用的掩模坯在透明基板21上依次形成了半透光膜22、缓冲膜25以及遮光膜23。即，由于在半透光膜22与遮光膜23之间设置了具有作为蚀刻阻止剂功能的缓冲膜25，因此在第1次光刻工序中，当通过蚀刻来除去未形成抗蚀图案区域的遮光膜时，可以防止下层的半透光膜的膜减少等损害。由于这样设有缓冲膜，因此遮光膜23和半透光膜22可由蚀刻特性相似的材质、例如由相同材料的膜或主要成分相同的材料的膜来构成。并且，缓冲膜的材质可从对蚀刻遮光膜23的环境具有抵抗性的材质中选择。此外，当有必要除去半透光部中的缓冲膜时，还要求其是用干式蚀刻等方法能够除去并不会对衬底的半透光膜22造成损害的材质。作为缓冲膜，例如可以采用SiO2或SOG(Spin On Glass：旋涂式玻璃)等。这些材质在用Cr系材料构成遮光膜时，与遮光膜之间可以取较高的选择比。此外，这些材质具有良好的透过性，即使留在半透光部上也不会损害其透过特性，因此也可不除去。
利用这样的掩模坯制造灰调掩模的方法与上述第1实施方式相同。
即，首先在掩模坯上形成抗蚀膜24，进行规定的描绘、显影，在与透光部对应的区域形成抗蚀图案24a(参考图5(a)、(b))。
其次，将该抗蚀图案24a作为掩模，来干式蚀刻露出的遮光膜23，形成与遮光部对应的图案23a、23b。继而，干式蚀刻露出的缓冲膜25，形成图案25a、25b(参考图5(c))。并且，用氧灰化法等方法除去残留的抗蚀图案24a，但也可以在蚀刻上述遮光膜23之后的阶段中除去。由于遮光膜23和缓冲膜25的蚀刻特性不同，因此可将所形成的遮光膜图案23a、23b作为蚀刻掩模，来蚀刻缓冲膜25。
其次，再次形成抗蚀膜，进行规定的描绘和显影，在与半透光部和遮光部对应的区域形成抗蚀图案24c(参考图5(d))。并且，在遮光膜23和半透光膜22的蚀刻特性相似的情况下，由于在下一次蚀刻半透光膜22时，遮光膜图案23a、23b会受到损害，因此在与遮光部对应的区域中也必须形成抗蚀图案24c。
其次，将该抗蚀图案24c作为掩模，通过干式蚀刻除去露出的半透光膜22，形成透明基板21露出的透光部。通过氧灰化法等除去残留的抗蚀图案24c。
这样，如图5(e)所示，可得到分别以高图案精度形成了由遮光膜图案23a、23b构成的遮光部、由半透光膜图案22a构成的半透光部以及透光部的本实施方式的灰调掩模20A。
图6表示与本发明有关的灰调掩模的制造方法的第3实施方式，是按顺序表示该制造工序的概略剖面图。
如图6(a)所示，在本实施方式中使用的掩模坯在透明基板21上依次形成了遮光膜23。从而，利用蚀刻使遮光膜的局部膜厚不同，把膜厚较厚的部分作为遮光部，把膜厚较薄的部分作为半透光部。对该情况下的遮光膜23的材质没有特别的限制，但如果是由于遮光性高而可得到透过率大约为0％的膜厚较薄的材质，则很难对其进行局部进行半蚀刻来形成半透光部。此外，如果是由于遮光性不高而可得到透过率大约为0％的膜厚较厚的材质，则虽然比较容易进行半蚀刻，但由于遮光部图案的高度变厚，存在着图案形状或图案精度变差的可能。从而，在本实施方式中，遮光膜23最好选择在1000～2000埃程度的膜厚范围内能得到良好遮光性和半透过性的材质。
利用这样的掩模坯制造灰调掩模的方法与上述第1实施方式相同。
即，首先在掩模坯上形成抗蚀膜24，进行规定的描绘、显影，在与遮光部对应的区域形成抗蚀图案24a(参考图6(a)、(b))。
其次，将抗蚀图案24a作为掩模，来半蚀刻露出的遮光膜23，直到达到可得到半透光性的适当的厚度为止，形成与遮光部对应的图案23a、23b(参考图6(c))。并且，用氧灰化法等方法除去残留的抗蚀图案24a。
其次，再次形成抗蚀膜，进行规定的描绘和显影，在包含半透光部和遮光部的区域形成抗蚀图案24c(参考图6(d))。并且，在遮光膜图案23a、23b上也形成抗蚀图案24c，以便在下一次进一步蚀刻半蚀刻膜时，不损害遮光膜图案23a、23b。
其次，将该抗蚀图案24c作为掩模，进一步通过干式蚀刻来除去露出的半蚀刻后的遮光膜23d，形成透明基板21露出的透光部。通过氧灰化法等除去残留的抗蚀图案24c。
这样，如图6(e)所示，可得到分别以高图案精度形成了由遮光膜图案23a、23b构成的遮光部、由通过半蚀刻得到的薄遮光膜图案23c构成的半透光部、以及透光部的本实施方式的灰调掩模20B。
图7表示与本发明有关的灰调掩模的制造方法的第4实施方式，是按顺序表示该制造工序的概略剖面图。以下，对本实施方式的灰调掩模的制造工序进行说明。
在本实施方式中，首先，如图7(a)所示，利用在透明基板21上形成了遮光膜23的掩模坯。
在该掩模坯上，涂覆例如激光或电子射线描绘用的正性抗蚀剂，进行烘焙，形成抗蚀膜24。其次，利用电子描绘机或激光描绘机进行描绘。描绘数据是与图1所示的源/漏极图案101a、101b对应的遮光部101的图案数据。描绘后，对其进行显影，在掩模坯上形成与遮光部对应的抗蚀图案24a(参考图7(b))。
其次，将形成的抗蚀图案24a作为掩模，来湿式或干式蚀刻遮光膜23，形成与遮光部对应的图案23a、23b(参考图7(c))。当遮光膜23由Cr系材料构成时，湿式蚀刻中例如可以采用将过氧盐和硝酸亚铈铵混合并稀释的蚀刻液等，干式蚀刻中可利用含有Cl2+O2等氯类气体的干式蚀刻气体。残留的抗蚀图案24a可利用氧灰化或浓硫酸等除去。
其次，在整个面上形成半透光膜22(参考图7(d))。其次，在半透光膜22上涂覆上述抗蚀剂，形成抗蚀膜。进而，进行第2次描绘，此时的描绘数据是至少包含与图1所示的源极和漏极间的沟道部对应的半透光部103的图案数据。描绘后，对其进行显影，形成至少与半透光部对应的抗蚀图案24b(参考图7(e))。
其次，将形成的抗蚀图案24b作为掩模，通过湿式或干式蚀刻除去成为透光部的区域的半透光膜22。在本实施方式中，由于遮光膜23和半透光膜22以蚀刻特性相互不同的材质来形成，因此在蚀刻半透光膜22的环境下，遮光膜几乎不被蚀刻。从而，半透光部被描绘为透光部，形成半透光部和透光部(参考图7(f))。此处，在遮光膜图案23a、23b上没有形成抗蚀图案，但由于在本实施方式中所使用掩模坯的遮光膜23和半透光膜22以蚀刻特性相互不同的材质来形成，因此在蚀刻半透光膜22的环境下，遮光膜几乎不被蚀刻。并且，利用氧灰化法等除去残留的抗蚀图案。
如上所述，可完成本实施方式的灰调掩模20C。由于根据本发明的方法，能够高精度地形成例如TFT特性上重要的图案，因此可提供高质量的灰调掩模。这样，本发明特别适合于制造要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模。
此外，与图4相同，对抗蚀图案24b，也可以把描绘区域设定得比必要尺寸稍大一点来进行描绘。虽然必须在覆盖了第1次描绘中就被高精度定位的半透光部的区域中形成抗蚀图案24b，但即使在第2次描绘中存在位置偏差或对准偏差时，也可以为了确保半透光部的图案精度，而象例如如图8(1)的平面图和图8(2)的沿图8(1)的AA’线的剖面图所示的那样，设定描绘区域：在图示形成沟道部的半透光部的X和Y方向上，附加考虑描绘精度和对准精度所决定的边缘区域26a和26b，以分别形成覆盖稍大一点区域(宽度大)的抗蚀图案24b。
并且，为了可靠地防止遮光膜被损害，也可以将上述抗蚀图案24b形成在包含遮光膜图案23a、23b的区域，利用该抗蚀图案24b蚀刻半透光膜，在整个遮光膜上形成半透光膜(参考图9(1))。在此情况下，在第2次描绘中存在位置偏差或对准偏差的情况下，由于在遮光部和透光部的边界部存在半透光膜突出的可能，因此在形成半透光膜时，最好除去考虑该描绘精度和对准精度所决定的边缘区域27a和27b(参考图9(2))。并且，当用半透光膜覆盖整个遮光膜时，遮光膜和半透光膜也可以采用蚀刻特性相互相同或类似的、遮光膜对于半透光膜的蚀刻没有抵抗性的材质。
如上面所详细说明的那样，根据本发明的灰调掩模的制造方法，即使在第2次光刻工序中进行描绘时存在对准偏差等，也可以防止由此引起的质量变差。从而，作为掩模可以确保足够好的质量，特别适合于制造对遮光部与半透光部的位置精度、或大小、尺寸等要求高图案精度的灰调掩模。
进而，根据本发明的灰调掩模的制造方法，由于可以高精度地形成对确保高质量的TFT特性特别重要的源极和漏极间的沟道部的图案，因此，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。
进而，根据本发明的灰调掩模的制造方法，对确保高质量的TFT特性特别重要的源极和漏极间的沟道部的图案精度良好，作为要求高图案精度的TFT基板制造用的灰调掩模，可以确保足够好的质量。

Claims (11)

1.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，该制造方法的特征在于，具有：
准备工序：准备在透明基板上至少依次形成了半透光膜和遮光膜的掩模坯；
遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述遮光部对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，在半透光膜上形成遮光部；以及其后的
半透光部图案形成工序：在至少包含所述半透光部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成半透光部和透光部。
2.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，该制造方法的特征在于，具有：
准备工序：准备在透明基板上至少形成了具有透过率取决于膜厚的特性的遮光膜的掩模坯；
遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述遮光部对应的区域的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来半蚀刻露出的遮光膜，使其为可得到规定透过率的膜厚，在基板上形成遮光部；以及其后的
半透光部图案形成工序：在至少包含所述半透光部和遮光部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模，进一步蚀刻并除去露出的半蚀刻后的遮光膜，形成半透光部和透光部。
3.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案；该制造方法具有在透明基板上形成由遮光部、透光部和半透光部构成的图案的工序，该制造方法的特征在于，
形成所述图案的工序具有：
遮光部图案形成工序：其包括在透明基板上形成用于形成遮光部的遮光部形成用的抗蚀图案，将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮光膜的工序；
半透光部图案形成工序：其包括在透明基板上形成用于至少形成半透光部的半透光部形成用的抗蚀图案，将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻半透光膜的工序；
在所述遮光部图案形成工序之后，进行半透光部图案形成工序。
4.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图案，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，具有：
准备工序：准备在透明基板上至少依次形成了半透光膜和遮光膜的掩模坯；
遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，在半透光膜上形成由与源极和漏极对应的图案构成的遮光部；以及其后的
半透光部图案形成工序：在至少包含所述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成与沟道部对应的半透光部。
5.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有遮光部、透光部和半透光部，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，具有：
准备工序：准备在透明基板上至少形成了具有透过率取决于膜厚的特性的遮光膜的掩模坯；
遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来半蚀刻露出的遮光膜，使其为可得到规定透过率的膜厚，形成由与源极和漏极对应的图案构成的遮光部；以及其后的
半透光部图案形成工序：在至少包含所述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模，进一步蚀刻并除去露出的半蚀刻后的遮光膜，形成与沟道部对应的半透光部。
6.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有遮光部、透光部和半透光部，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，具有：
准备工序：准备在透明基板上至少形成了遮光膜的掩模坯；
遮光部图案形成工序：在所述掩模坯上形成与所述源极和漏极对应的图案的抗蚀图案，通过将该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的遮光膜，在透明基板上形成遮光部；其后的
在形成了所述遮光部的透明基板上形成半透光膜的工序；以及其后的
半透光部图案形成工序：在至少包含所述沟道部的区域中形成抗蚀图案，通过把该抗蚀图案作为掩模来蚀刻露出的半透光膜，形成半透光部和透光部。
7.如权利要求1或4所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，
在所述掩模坯的半透光膜和遮光膜之间设有缓冲膜，该缓冲膜用于在通过蚀刻来除去遮光膜时保护半透光膜。
8.如权利要求1至6中任何一项所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，
所述灰调掩模具有遮光部与半透光部的相邻部，
在所述半透光部图案形成工序中，作为用于形成与所述遮光部相邻的半透光部的半透光部形成用的抗蚀图案，采用比至少将希望的边缘区域附加到遮光部侧之后的半透光部所对应的区域大的半透光部形成用的抗蚀图案。
9.如权利要求3至6中任何一项所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，
在所述半透光部图案形成工序中，作为用于形成与沟道部对应的半透光部的半透光部形成用的抗蚀图案，采用比至少将希望的边缘区域附加到与沟道部对应的区域之后的沟道部所对应的区域大的半透光膜形成用的抗蚀图案。
10.如权利要求1至6中任何一项所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，
由所述遮光部、透光部和半透光部构成的图案是为了在使用所述灰调掩模进行曝光的被处理体上得到下述掩模层的图案，该掩模层用于通过使对被处理体中的感光性材料层的曝光量，在所述遮光部、透光部和半透光部中分别不同，对由不同膜厚的感光性材料层构成的被处理体进行处理。
11.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模在薄膜晶体管基板的制造工序中使用，它具有遮光部、透光部和半透光部，并由所述遮光部形成与所述薄膜晶体管基板的源极和漏极对应的图案，由所述半透光部形成与沟道部对应的图案，该制造方法的特征在于，
在所述沟道部中形成有半透光膜，该半透光膜比将希望的边缘区域附加到与沟道部对应的区域之后的沟道部所对应的区域大。
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