JP3993125B2 - グレートーンマスクの欠陥修正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板等を製造するためのグレートーンマスクの、グレートーン部の欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型ＬＣＤ用マスクの分野において、グレートーンマスクを用いてマスク枚数を削減する試みがなされている（非特許文献１）。
ここで、グレートーンマスクは、図３（１）に示すように、透明基板上に、遮光部２１と、透過部２２と、グレートーン部２３とを有する。グレートーン部２３は、例えば、グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界以下の遮光パターン２３ａを形成した領域であって、この領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的として形成される。２３ｂはグレートーン部２３における露光機の解像限界以下の微細透過部である。遮光部２１と遮光パターン２３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。透過部２２と微細透過部２３ｂはともに、透明基板上において遮光膜等が形成されていない透明基板の部分である。
グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図３（１）でグレートーン部２３における透過部２３ｂのスペース幅を３μｍ未満、露光機の解像限界以下の遮光パターン２３ａのライン幅を３μｍ未満とする。上記大型ＬＣＤ用露光機で露光した場合、グレートーン部２３を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部２３を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部２１に対応する部分とグレートーン部２３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図３（２）に示すように、通常の遮光部２１に対応する部分２１’が例えば約１．３μｍ、グレートーン部２３に対応する部分２３’が例えば約０．３μｍ、透過部２２に対応する部分はレジストのない部分２２’となる。そして、レジストのない部分２２’で被加工基板の第１のエッチングを行い、グレートーン部２３に対応する薄い部分２３’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
【０００３】
ところで、上記のようなグレートーンマスクにおけるグレートーン部は、微細パターンの加工が容易ではないことや、製造工程中に発生するごみなどが大きく影響してしまうことなどの理由から、遮光パターン２３ａの細り、太りなどのＣＤエラーや余剰パターンや欠落パターンからなるパターン欠陥など（以下、パターンの太りや余剰パターン欠陥等を、黒欠陥と称し、パターンの細りや欠落欠陥等を白欠陥と称す）が発生してしまう。
そこで、グレートーン部に発生した欠陥については、パターン修正が施されるが、グレートーン部のパターンが微細であるために、正常パターンと同じように復元することは非常に困難であった。この問題を解決するために、正常パターンと同じ形状を復元せずに、正常パターンと同等のグレートーン効果が得られるような修正パターンを形成することにより、グレートーン部の修正を行うことが、特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０７９１３
【非特許文献１】
月刊ＦＰＤ Intelligence、p.31-35、1999年５月
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、レーザＣＶＤリペア装置を用い、欠陥部分を除去してから、正常パターンと同等のグレートーンパターンとなるような遮光膜パターンの形成、又は半透過膜の形成する修正方法が記載されている。しかしながら、前者の修正方法では、正常パターンを復元するよりは、修正が容易となったが、透過率の制御するのが難しいという課題があった。後者の半透過膜パターンを形成する方法では、遮光パターンを形成するより透過率制御が比較的容易であるが、特許文献１で使用しているレーザＣＶＤでは、ビーム径が最小でも２μｍφ程度であり、かつレーザ自身も中心部と周辺部で強弱分布を持っているため、そのレーザの強度分布の影響で修正膜の膜厚分布が生じる結果修正膜の透過率分布が生じてしまうという課題があった。さらに、レーザＣＶＤで成膜された半透過膜は、弱いエネルギーで成膜するため、透明基板との密着性が弱く、その後の洗浄等で剥がれやすいという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、比較的容易に、修正精度の高いグレートーン部の修正方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
（構成１） 遮光部と、透光部と、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクにおけるグレートーン部の欠陥を修正する、グレートーンマスクの欠陥修正方法において、
前記グレートーン部に黒欠陥が発生した場合、前記黒欠陥の全域又は一部の領域、或いは黒欠陥を含む領域を、前記グレートーン部が正常なグレートーン部と同等なグレートーン効果が得られるような膜厚となるように、エッチングにより膜厚を低減させることを特徴とするグレートーンマスクの欠陥修正方法。
（構成２） 前記エッチングが、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）によるエッチングであることを特徴とする請求項１に記載のグレートーンマスクの欠陥修正方法。（構成３） 遮光部と、透光部と、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクにおけるグレートーン部の欠陥を修正する、グレートーンマスクの欠陥修正方法において、
前記グレートーン部白欠陥が発生した場合、前記白欠陥部分の一部又は全部、或いは前記白欠陥部分を含む領域に、ＦＩＢ修正法により、前記グレートーン部が正常なグレートーン部と同等なグレートーン効果が得られるような半透過性修正膜を形成することを特徴とするグレートーンマスクの欠陥修正方法。
【０００８】
以下、本発明について説明する。
（黒欠陥の修正法）
まず、本発明のグレートーンマスクの欠陥修正方法による黒欠陥の修正法について説明する。
本発明では、黒欠陥そのものを、削る（エッチング）して、膜厚を低減することにより、半透過膜を形成することによって、グレートーン部の修正を行う（構成１）。
従来のレーザＣＶＤリペア装置では、膜の除去しか行うことができず、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）のように膜厚を低減させることは不可能であった。
ここで、前記エッチングの方法として、ＦＩＢガスアシストエッチングを用いれば、膜厚を低減させることはもちろん、黒欠陥部のみを選択的に所定量エッチングすることが可能となる（構成２）。具体的には、修正エリアをスキャンさせて、必要な場所のみビームをオンにする方式によって、黒欠陥部のみを選択的に所定量エッチングすることが可能となる。
そのため、従来のように、欠陥発生エリアを除去する必要はなく、エッチング条件を設定するだけで、容易に正常パターンと同等のグレートーン効果を有するグレートーン部の修正が可能となる。
尚、エッチングする領域は、黒欠陥の全域又は一部の領域、或いは黒欠陥部分を含む領域（即ち、黒欠陥の全域又は一部の領域のみならず、その周辺部の遮光パターンを含む領域）がある。即ち、エッチングを行ったことで、グレートーン部領域で正常パターンと同等のグレートーン効果を奏するようになればよい。
【０００９】
（白欠陥の修正法）
次に、本発明のグレートーンマスクの欠陥修正方法による白欠陥の修正法について説明する。
本発明では、白欠陥部分又は白欠陥部分を含む領域に、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）法を用いて成膜する（構成３）。ＦＩＢ法を用いた成膜を行うことにより、膜厚（透過率）均一性の高い修正膜を容易に形成することが可能となる。
上記の黒欠陥同様、欠陥部のみの成膜も可能であり、その場合は従来のような除去工程が省ける。但し、周辺領域を除去してから、成膜してもよい。
尚、半透過性修正膜を形成する領域は、白欠陥の全域又は一部の領域、或いは白欠陥部分を含む領域（即ち、白欠陥の全域又は一部の領域のみならず、その周辺部の領域を含む領域）がある。即ち、半透過性修正膜の形成を行ったことで、グレートーン部領域で正常パターンと同等のグレートーン効果を奏するようになればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜ＦＩＢ装置の概要＞
図１は、本発明で使用したＦＩＢ（Focused Ion Beam）装置の概要を示すものである。図１に示されるように、Ｇａ⁺イオンを発生させるイオン源１と、光学系２と、Ｇａ⁺イオンを中和するための電子を放出する電子銃３と、ピレンガスを放出させるガス銃４とを有する。
修正する際には、まず、ＸＹステージ５上に被修正対象物であるフォトマスク６を載置し、ＸＹステージ５を移動させることにより修正箇所をイオンビーム照射領域に移動し、修正箇所を含む修正領域を設定する。次に、修正領域にイオンビーム７を走査し、この際に発生する二次イオン（Ｃｒ、Ｓｉ）を検出する二次イオン検出器８で欠陥箇所の信号を検出する。そして、イオンビーム７が、光学系を介して、ＸＹステージ５上のフォトマスク６に照射されることによって修正が行われる。尚、イオンビームのビーム径は、０．１μｍφ以下である。
黒欠陥修正の場合は、イオンビーム７により黒欠陥をエッチングする。この際、エッチング用ガス銃９により、αガス（ヨウ素ガス）を放出しながらイオンビーム７を照射することによって、エッチングが促進され、さらにガラスへのダメージが緩和される。イオンビームの照射領域は、スキャンアンプ１０により修正領域を走査しながら、前述の二次イオン検出器８で検出された信号に基づき、黒欠陥部分がエッチングされるように、ビームがオン・オフされる。
白欠陥修正の場合は、イオンビーム７を放出させながら、ピレンガスをガス銃により放出させることによって、ピレンガスがイオンビーム７に接触して重合（化学反応）し、イオンビーム７の照射領域にカーボン膜を堆積する。この場合も、イオンビーム７の照射領域は、スキャンアンプ１０により修正領域を走査しながら、前述の二次イオン検出器８で検出された信号に基づき、白欠陥部分にカーボン膜が形成されるように、ビームがオン・オフされる。
【００１１】
＜修正方法＞
図２（１）は欠陥の発生していない正常なグレートーンパターン、図２（２）は黒欠陥１１及び白欠陥１２が発生したパターン、図２（３）は修正後のパタ−ン、をそれぞれ示す。
【００１２】
（黒欠陥）
黒欠陥については、欠陥部を完全に覆うように修正エリアを設定し（点線Ｂで示したエリア）、上述したＦＩＢ（Focused Ion Beam）によるイオンビームにて上述したガスアシストエッチング処理を行なう。ここで、ビームの照射条件は、欠陥のＣｒが半透過膜になり、ガラス部はビームを照射しない条件にて行なうものとする。具体的には、ビームの照射エネルギーと時間（スキャンスピード）を変更することによって、欠陥のＣｒが半透過膜になるようにする。
【００１３】
（白欠陥）
半透過部（グレー部）を含む、パターンの一部に発生した欠陥について、白欠陥については、断線部を完全に覆うように修正エリアを設定し（点線Ｗで示したエリア）、上述したＦＩＢ（Focused Ion Beam）によるイオンビームにて成膜（ＦＩＢによるＣＶＤ成膜）を行なう。ここで、ビームの照射条件は、成膜する膜が半透過膜になるような条件で行なうものとする。具体的には、ビームの照射エネルギーと時間（スキャンスピード）を変更することによって、成膜する膜が所望の透過率の半透過膜になるようにする。
【００１４】
尚、黒欠陥のエッチング手法は、上記手法に限られるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的容易に、修正精度の高いグレートーン部の修正方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態で使用したＦＩＢ装置の概要を説明するための模式図である。
【図２】実施の形態における欠陥修正の例を説明するための図である。
【図３】グレートーンマスクを説明するための図であり、（１）は部分平面図、（２）は部分断面図である。
【符号の説明】
２１ 遮光部
２２ 透過部
２３ グレートーン部
２３ａ 遮光パターン
２３ｂ 透過部
１２ 黒欠陥
１１ 白欠陥

Claims (6)

1. 遮光部と、
   透光部と、
   グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減し、グレートーンマスクを介して露光したフォトレジストの膜厚を選択的に変えるグレートーン部と
   を有するグレートーンマスクにおけるグレートーン部の欠陥を修正する、グレートーンマスクの欠陥修正方法において、
   前記グレートーン部に黒欠陥が発生した場合、前記黒欠陥の全域又は一部の領域、或いは黒欠陥を含む領域を、前記グレートーン部が正常なグレートーン部と同等なグレートーン効果が得られるような膜厚となるように、前記黒欠陥を除去せずにエッチングにより膜厚を低減させることを特徴とするグレートーンマスクの欠陥修正方法。
2. 前記エッチングが、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）によるエッチングであることを特徴とする請求項１に記載のグレートーンマスクの欠陥修正方法。
3. 被検査対象であるグレートーンマスクについて、修正領域を設定し、該修正領域にイオンビームを走査することによって欠陥箇所を検出し、更にイオンビームの照射によってエッチングすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の修正方法。
4. 請求項１〜３による修正が施されたことを特徴とする、グレートーンマスク。
5. 請求項１〜３の修正を行う工程を有することを特徴とする、グレートーンマスクの製造方法。
6. 請求項４によるグレートーンマスク、又は請求項５の製造方法によるグレートーンマスクを、露光機とともに用いることを特徴とする、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法。

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