JP5201762B2 - グレートーンマスク及びグレートーンマスクの製造方法、並びにパターン転写方法 - Google Patents
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Description
この方法は、遮光部と透光部と半透光部(グレートーン部)を有するフォトマスク(以下、グレートーンマスクという)を用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。
ガラス基板1上に、ゲート電極用金属膜が形成され、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスによりゲート電極2が形成される。その後、ゲート絶縁膜3、第1半導体膜4(a−Si)、第2半導体膜5(N+a−Si)、ソースドレイン用金属膜6、及びポジ型フォトレジスト膜7が形成される(図3(1))。次に、遮光部11と透光部12と半透光部13を有するグレートーンマスク10を用いて、ポジ型フォトレジスト膜7を露光し、現像することにより、TFTチャネル部及びソースドレイン形成領域と、データライン形成領域を覆い、かつチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなるように第1レジストパターン7aが形成される(図3(2))。次に、第1レジストパターン7aをマスクとして、ソースドレイン金属膜6及び第2、第1半導体膜5,4をエッチングする(図3(3))。次に、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を酸素によるアッシングにより除去し、第2レジストパターン7bを形成する(図4(1))。しかる後、第2レジストパターン7bをマスクとして、ソースドレイン用金属膜6がエッチングされ、ソース/ドレイン6a、6bが形成され、次いで第2半導体膜5をエッチングし(図4(2))、最後に残存した第2レジストパターン7bを剥離する(図4(3))。
このグレートーンマスクは次のようにして製造することができる(図8参照)。
次に、形成されたレジストパターン23cをマスクとして、遮光膜22をエッチングして、遮光部及び透光部に対応する遮光膜パターン22bを形成する(図8(c)参照)。半透光部に対応する領域(B領域)では、上記遮光膜22のエッチングにより下地の透明基板21が露出した状態である。残存するレジストパターン23cは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する(図8(d)参照)。
次に、再び全面に前記ポジ型レジスト膜を形成し、2回目の描画を行う。描画後、これを現像して、透光部(C領域)ではレジストが除去され、遮光部及び半透光部にはレジストが残存するレジストパターン23dを形成する(図8(f)参照)。
以上のようにして上記グレートーンマスク40が出来上がる。
このように、半透光部は、半透光部に対応する領域を露出させた透明基板上に直接半透光膜を成膜してなるため、従来のように半透光部を形成する場合に、上層の遮光膜のみをエッチングにより除去して下層の半透光膜を露出させる必要がなくなり、それゆえ遮光膜と半透光膜を共にエッチング特性が同じか或いは近似した膜材料で形成することもでき、膜材料の選択の幅が広がる。従って、従来の遮光膜と半透光膜の間に設けていたエッチングストッパー膜は不要であり、全体の膜厚を薄く出来て、アスペクト比を小さくすることができる。
次に、このレジストパターン23aをマスクとして、遮光膜22をエッチングして、遮光部に対応する遮光膜パターン22aを形成する(図9(c)参照)。半透光部及び透光部に対応する領域では、上記遮光膜22のエッチングにより下地の透明基板21が露出した状態である。残存するレジストパターン23aは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する(図9(d)参照)。
再び全面に前記ポジ型レジスト膜を形成し、2回目の描画を行う。描画後、これを現像して、透光部(C領域)を露出させ、遮光部及び半透光部にレジストが残存するレジストパターン23bを形成する(図9(f)参照)。
次に、形成されたレジストパターン23bをマスクとして、透光部となるC領域の半透光膜24をエッチングにより除去する(図9(g)参照)。残存するレジストパターン23bは、酸素アッシング等を用いて除去する(図9(h)参照)。
以上のようにして上記グレートーンマスク30が出来上がる。
しかしながら、図9に示す方法を用いた場合、遮光膜と半透光膜のエッチング特性が同一又は近似していると、透光部に対応する領域の半透光膜24をエッチングする工程(図9(g))において、実際には、隣接する断面が露出している遮光膜22aのサイドエッチングが進み、図11中のDで示すように断面形状を悪化させることがある。
そこで本発明の目的は、従来の問題点を解消して、パターン形状及び断面形状が良好なハーフトーン膜タイプのグレートーンマスク及びその製造方法を提供することである。
(構成1)遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第1のレジストパターンを剥離する工程と、前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第2のレジストパターンを剥離する工程と、を有し、前記半透光膜を構成する材料は、前記遮光膜を構成する材料よりも、前記半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対し、エッチングレートが大きい材料であることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。
(構成2)前記遮光膜はクロム(Cr)を主成分とする材料からなり、前記半透光膜はクロム(Cr)と窒素(N)とを含む材料からなることを特徴とする構成1に記載のグレートーンマスクの製造方法である。
(構成3)前記半透光膜パターンを形成する際のエッチングに対する半透光膜の遮光膜に対するエッチング選択比(半透光膜のエッチングレート/遮光膜のエッチングレート)が2以上であることを特徴とする構成1又は2に記載のグレートーンマスクの製造方法である。
(構成5)構成1乃至4の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法を用いて得られるグレートーンマスクであって、透明基板上に形成された遮光膜パターンと、その上に形成された半透光膜パターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記遮光膜パターンの遮光膜により形成され、前記半透光部は、前記半透光膜パターンの前記遮光膜パターンの基板露出部に形成された半透光膜により形成されていることを特徴とするグレートーンマスクである。
(構成6)構成1乃至4の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、透明基板上に、遮光膜パターンと、該遮光膜パターン上に形成された半透光膜とを有し、前記半透光膜を構成する材料は、前記遮光膜を構成する材料よりも、前記半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対し、エッチングレートが大きい材料であることを特徴とするグレートーンマスクブランクである。
請求項3の発明によれば、前記半透光膜パターンを形成する際のエッチングに対する半透光膜の遮光膜に対するエッチング選択比(半透光膜のエッチングレート/遮光膜のエッチングレート)が2以上であることにより、上記半透光膜のエッチングの際に断面が露出している遮光膜のサイドエッチングの進行を特に好適に抑制できるため、パターン形状及び断面形状の良好なグレートーンマスクが得られる。
請求項6の発明によれば、透明基板上に、遮光膜パターンと、該遮光膜パターン上に形成された半透光膜とを有し、半透光膜を構成する材料は、遮光膜を構成する材料よりも、半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対しエッチングレートが大きい材料としたグレートーンマスクブランクであって、本発明のグレートーンマスクの製造方法に好適に用いることができる。
本発明のグレートーンマスクの製造方法は、遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第1のレジストパターンを剥離する工程と、前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第2のレジストパターンを剥離する工程とを有する。具体的には、前述の図9に示す製造方法を適用することができる。そこで、再度、図9を参照しながら本発明を説明する。
透明基板21としては、例えば石英基板が用いられるが、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等でも良い。透明基板21の大きさは、マスクの使用目的によって異なるが、例えばLSI製造用には通常4〜8インチ角のもの、LCD用大型基板の場合は短辺が300mm以上のもので、例えば330mm×450mm〜1400mm×1600mmのものである。
このマスクブランク20上の全面に、例えばレーザ描画用のポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画、現像を行って、半透光部を形成する領域(図9のB領域)及び透光部を形成する領域(図9のC領域)を露出させ、遮光部を形成する領域(図9のA領域)にのみレジストが残存するレジストパターン23aを形成する(図9(b)参照)。
残存するレジストパターン23aは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する(図9(d)参照)。
また、半透光膜24は、前記遮光膜22と同種のエッチング液でエッチングできる材料であることが好ましい。
次に、形成されたレジストパターン23bをマスクとして、透光部となるC領域の半透光膜24をエッチングにより除去する(図9(g)参照)。半透光膜24のエッチングについても、ウェットエッチングを用いることが、特に大型の液晶デバイス製造用のフォトマスクを製造する上では、コスト面で好ましい。半透光膜24のウェットエッチングには、前記遮光膜22と同様に、通常クロム系薄膜のウェットエッチングに用いられる硝酸第2セリウムアンモニウム系のエッチング液を用いることが出来る。尚、前記遮光膜22と半透光膜24とで、それぞれのエッチングレートをエッチング制御性が好ましくなるように調整するために、同種のエッチング液でその濃度がそれぞれ異なるものを使用してもよい。例えば、半透光膜の材料としてクロムに窒素を含有させた場合、遮光膜をエッチングするためのエッチング液をその濃度のまま使用すると、半透光膜のエッチングレートが速すぎてエッチング制御性が悪いため、遮光膜のエッチング液を適宜希釈して用いることが好ましい。
残存するレジストパターン23bは、酸素アッシング等を用いて除去する(図9(h)参照)。
以上のようにして本発明によるグレートーンマスクが出来上がる。
なお、本実施の形態では、ポジ型のレジストを用いた場合を例示したが、ネガ型レジストを用いてもよい。この場合、描画データが反転するだけで、工程は上述と全く同様にして実施できる。
以下、具体的な実施例を挙げて説明する。
透明基板としては、石英基板を使用し、大きさはLCD用大型基板サイズである330mm×450mm×10mmとした。
遮光膜の材料は、クロム単体とし、透明基板上に、i線(365nm)に対し十分な遮光性が得られるような膜厚でスパッタ成膜した。スパッタガスはAr100%とした。
以上の材料を使用し、前述の図9に示す製造工程に従って、グレートーンマスクを製造した。尚、遮光膜のエッチングには、硝酸第2セリウムアンモニウム系エッチング液を使用し、半透光膜のエッチングには、遮光膜と同じエッチング液を蒸留水で適宜希釈したものを使用した。
図1に示されるように、エッチング液の濃度が低いほどエッチングレートが小さくなるので、エッチング時間を適当な範囲で長くすることも出来、エッチング制御性が良好なエッチング時間(例えば20秒〜2分程度)とするための希釈濃度を選択することが出来る。尚、半透光膜と遮光膜とのエッチング選択比は、このエッチング液の希釈により大きく影響することはなかった。
図2の結果からは、半透光膜の成膜に用いるスパッタガス中のN2が60原子%以上では、上記のエッチング選択比が2以上とれることがわかる。
また、本実施例により得られたグレートーンマスクのパターンの断面形状を断面TEM観察したところ、断面形状は良好なものが得られていた。
22 遮光膜
23a〜23d レジストパターン
24 半透光膜
20 マスクブランク
10、30、40 グレートーンマスク
100 マスクパターン
101 遮光部パターン
102 透光部パターン
103 半透光部パターン
Claims (7)
- 遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクであって、二種類の膜厚をもつレジストパターンを形成するためのグレートーンマスクにおいて、
透明基板上に形成された遮光膜パターンと半透光膜パターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記遮光膜パターンの遮光膜により形成され、前記半透光部は、基板露出部に形成された半透光膜により形成され、
該グレートーンマスクは、g線、h線、及びi線を含む光源を持つ露光装置によって露光されるものであり、かつ、前記半透光膜は、クロム(Cr)と窒素(N)を含む材料からなるとともに、前記i線から前記g線までの露光波長領域において、透過率変化が1.5%以下であることを特徴とするグレートーンマスク。 - 前記グレートーンマスクは薄膜トランジスタ基板製造用グレートーンマスクであり、かつ、前記二種類の膜厚をもつレジストパターンは、前記薄膜トランジスタ基板のチャネル部形成領域が、ソースドレイン形成領域より薄いレジストパターン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。
- 前記半透光膜は、前記i線に対する前記透光部の透過率を100%としたとき、20〜60%の透過率を有するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のグレートーンマスク。
- 前記半透光膜は、前記遮光膜と同一のエッチング液によってウェットエッチングされるものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のグレートーンマスク。
- 遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクであって、二種類の膜厚をもつレジストパターンを形成するためのグレートーンマスクの製造方法であって、
透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をウェットエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第1のレジストパターンを剥離する工程と、
前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第2のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をウェットエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第2のレジストパターンを剥離する工程と、
を有し、
該グレートーンマスクは、g線、h線、及びi線を含む光源を持つ露光装置によって露光されるものであり、かつ、前記半透光膜は、クロム(Cr)と窒素(N)を含む材料からなるとともに、前記i線から前記g線までの露光波長領域において、透過率変化が1.5%以下であることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 - 前記グレートーンマスクは薄膜トランジスタ基板製造用グレートーンマスクであり、かつ、前記二種類の膜厚をもつレジストパターンは、前記薄膜トランジスタ基板のチャネル部形成領域が、ソースドレイン形成領域より薄いレジストパターンであることを特徴とする請求項5に記載のグレートーンマスクの製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のグレートーンマスクを、g線、h線、及びi線を含む光源を持つ露光装置によって露光することにより、前記パターンを被転写体へ転写することを特徴とするパターン転写方法。
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