TW201351029A - 光罩、圖案轉印方法及平面顯示器之製造方法 - Google Patents

光罩、圖案轉印方法及平面顯示器之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種可形成微細且高精度之通孔圖案之光罩、圖案轉印方法、及平面顯示器之製造方法。本發明之光罩之特徵在於，其係具有轉印用圖案者，該轉印用圖案係藉由使形成於透明基板上之至少半透光膜圖案化而形成，且包含透光部與半透光部，透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，半透光部係包圍透光部，且藉由形成於透明基板上之半透光膜而成，半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下。

Description

光罩、圖案轉印方法及平面顯示器之製造方法
本發明係關於一種用以將轉印用圖案進行高精度地轉印之光罩、使用其之圖案轉印方法、及平面顯示器之製造方法。
在由液晶顯示裝置所代表之平面顯示器之製造中，存在藉由形成更微細之圖案而謀求畫質提高之要求。
於專利文獻1中，記載有一種光罩，其係在液晶顯示裝置製造所使用之曝光條件下，用以對先前無法解像之微細之圖案進行解像，獲得更精細之轉印像。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-42753號公報
近年來，期望平面顯示器之配線圖案之微細化。而且，此種微細化不僅關係到平面顯示器之明亮度之提高、反應速度之提高之圖像品質之高度化，根據節能之觀點，亦存在有利之點。隨此，對平面顯示器之製造中使用之光罩之微細之線寬精度之要求亦提高。然而，藉由將光罩之轉印用圖案單純地微細化而欲使平面顯示器之配線圖案微 細化並不容易。
由本發明者等人發現，若使形成於光罩上之轉印圖案微細化，則存在以下之問題。例如，若使包含透光部與遮光部之所謂二元光罩之圖案微細化，並且遮光部、透光部之尺寸(線寬)變小，則經由透光部而照射至形成於被轉印體上之抗蝕劑膜上之穿透光之光量會降低。將該狀態示於圖1中。
此處，將圖1(a)所示之藉由圖案化之遮光膜而成之線與間隙圖案作為例，於逐漸減小間距寬度P(與此對應，逐漸減小線寬ML與間隙寬度MS)時，將形成於被轉印體上之抗蝕劑膜上所產生之穿透光之光強度曲線示於(圖1(b))中。根據圖1(b)可知，將間距寬度P為8μm(線寬ML=4.8μm，間隙寬度MS=3.2μm)起，逐漸微細化至間距寬度P為4μm(線寬ML=2.8μm，間隙寬度MS=1.2μm)為止時，光強度之波形曲線之波峰位置顯著降低。再者，此處，相對於間距寬度P，將線寬ML與間隙寬度MS分別設定為P/2+0.8(μm)、P/2-0.8(μm)。
此時，將被轉印體上之抗蝕劑膜形成之抗蝕劑圖案之側面形狀示於圖2(a)~(d)。於該情形時，如圖2(d)所示，可理解於間距P達到5μm(線寬ML=3.3μm，間隙寬度MS=1.7μm)之時間點，於抗蝕劑圖案上用以形成線與間隙形狀之光量不足，從而無法形成用以成為後續步驟中之蝕刻遮罩之抗蝕劑圖案。再者，圖1及圖2係使用圖1中記載之模擬條件而獲得者。模擬條件中，數值孔徑NA：0.08，相干因素σ：0.8，曝光光波長：g/h/i=1/1/1，基板：石英玻璃基板，正型抗蝕劑(P/R)膜厚：1.5μm，正型抗蝕劑為酚醛系正型抗蝕劑，此處「g/h/i=1/1/1」表示曝光光中包含之g線、h線、i線之各波長之強度比為1：1：1。又，將該等之照射光量(Eop)標準化為100mJ。
因此，作為提高轉印時之解像度、進行更微細之圖案化之方法，考慮作為先前LSI(Large-scale integration，大規模積體電路)製造 用之技術而開發之曝光裝置之數值孔徑擴大、單一波長且使用有短波長之曝光。然而，於應用該等技術之情形時，必須進行巨大的投資與技術開發，無法取得與市場提供之液晶顯示裝置之價格之整合性。
且說，如圖1(b)所示，對於光強度之波形曲線之波峰位置顯著降低之現象，作為用以彌補該光量不足之方法，考慮增加曝光裝置之照射光量。認為若照射光量增加，則穿透間隙部之光量增大，故而可使抗蝕劑圖案之形狀優化，即，可分離成線與間隙圖案之形狀。但是，為此而大光量地變更曝光裝置之光源並不現實，且必須大幅增加曝光時之掃描曝光時間。實際上，圖2(e)中顯示藉由增加照射光量而使抗蝕劑圖案良好地分離之情形。此處，相對於圖2(a)~(d)中使用之照射量，必須為1.5倍之照射光量。
且說，於上述專利文獻1中記載有一種光罩，其係藉由使形成於透明基板上之半透光膜圖案化而形成有特定之圖案、且具有透光部與半透光部之光罩，在藉由穿透該光罩之曝光光而於被轉印體上形成線寬未達3μm之轉印圖案之光罩中，上述透光部或上述半透光部之至少一者具有未達3μm之線寬之部分，且包含包括上述透光部與上述半透光部之圖案。
根據上述專利文獻1之光罩，可抑制圖1(b)中顯著產生之透光部之波峰位置之降低，且可形成線與間隙圖案形狀之抗蝕劑圖案。此意味著形成於透明基板上之半透光膜之圖案可輔助包含透光部之轉印用圖案整體之穿透光量，使其達到可使抗蝕劑(此處為正型抗蝕劑)實行圖案化之必要光量。
如此，根據上述專利文獻1之光罩，可形成於先前之LCD用曝光機中無法解像之未達3μm之圖案，但進而產生對於不同之圖案之應用性、及提高圖案化穩定性或精度之要求。
例如，於具有用以形成接觸通孔之通孔圖案之光罩中，存在更 嚴格之要求。於平面顯示器領域中，例如，希望在形成於薄膜電晶體(TFT)之鈍化膜層上之接觸通孔等對各種電子器件而必要之通孔圖案等上，確實形成微細之通孔之情形較多。關於此種通孔之形成，為了防止最終製品之動作不良，需要確實地形成通孔。然而，隨著孔徑微細化之動向，於光罩之轉印時，會產生到達被轉印體上之光量不足，從而易形成不完全之通孔。
且說，上述用途之通孔之形成係使用光罩，藉由曝光裝置而將具有光罩之轉印用圖案轉印至形成於被轉印體上之抗蝕劑膜上，且對該抗蝕劑膜進行顯影，將藉此獲得之抗蝕劑圖案作為遮罩而進行蝕刻加工。關於該蝕刻，除使用濕式蝕刻外，根據圖案之微細化與對蝕刻精度之要求，使用乾式蝕刻之情形亦較多。
然而，於使用乾式蝕刻時，抗蝕劑圖案自身亦被蝕刻，故而有時欲加大抗蝕劑圖案之剖面之傾斜角以便難以減膜，且使線寬精度難以產生不準確(關於傾斜角，參照圖9(d))。進而，於通孔圖案中，線寬之微小之偏移會對通孔面積成平方之差異而影響，故而對線寬精度之控制之要求較高。
又，於通孔圖案之形成時，亦存在欲將其剖面之傾斜角控制為所需值之要求。例如，假定於層間絕緣膜中形成配線形狀之槽、且埋入金屬時，若考慮埋入之難易度，則考慮於槽中欲精度較高地形成特定之傾斜角(例如20°~60°)之情形等。於此種情形時，以上述方式控制用以形成通孔之抗蝕劑圖案之傾斜角為有用，又，亦可將形成為特定之形狀之抗蝕劑圖案維持原樣地作為最終製品之一部分。
鑒於如上所述之情形，本發明之目的在於欲提供一種可形成微細且高精度之通孔圖案之光罩、圖案轉印方法、及平面顯示器之製造方法。
根據本發明之形態1，提供一種光罩，其特徵在於：其係具有轉印用圖案者，該轉印用圖案係藉由使形成於透明基板上之至少半透光膜圖案化而形成，且包含透光部與半透光部，上述透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，上述半透光部係包圍上述透光部，且藉由形成於上述透明基板上之半透光膜而成，上述半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下。
根據本發明之形態2，提供一種光罩，其特徵在於：其係具有轉印圖案者，該轉印圖案係藉由使形成於透明基板上之半透光膜與遮光膜圖案化而形成，且包含透光部、半透光部、及遮光部，上述透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，上述半透光部係包圍上述半透光部，且藉由形成於上述透明基板上之半透光膜而成，上述遮光部係包圍上述半透光部，且藉由形成於上述透明基板上之至少遮光膜而成，上述半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下。
根據本發明之形態3，提供如上述形態2之光罩，其特徵在於：上述半透光部係包圍上述透光部而沿上述透光部之邊緣而形成為固定寬度，且上述透光部之寬度為曝光裝置之解像限度以下。
根據本發明之形態4，提供如上述形態1至3中任一項之光罩，其特徵在於：上述轉印 用圖案係於被轉印體上用以形成具有未達3μm之孔徑之通孔之通孔圖案。
根據本發明之形態5，提供一種圖案轉印方法，其特徵在於：其係使用如上述形態1至4中任一項之光罩，藉由曝光裝置，將上述轉印用圖案轉印至被轉印體上。
根據本發明之形態6，提供一種圖案轉印方法，其特徵在於：其係使用如上述形態1至4中任一項之光罩，藉由曝光裝置，將上述轉印用圖案轉印至被轉印體上之抗蝕劑膜上者，使上述抗蝕劑膜顯影後形成之抗蝕劑圖案之側面形狀之傾斜角為40°以上。
根據本發明之形態7，提供一種平面顯示器之製造方法，其特徵在於：其係使用如上述形態5或6之圖案轉印方法。
根據本發明之光罩、圖案轉印方法，可節減曝光所必要之照射光量，而且可形成形狀優異之抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩。
又，根據本發明之平面顯示器之製造方法，於薄膜電晶體(TFT)之製造等中，可確實地形成微細之通孔，從而可提高良率、最終製品之精度。
1、2‧‧‧光罩
10‧‧‧透明基板
11‧‧‧透光部
20‧‧‧半透光膜
21‧‧‧半透光部
21A‧‧‧第1半透光部
21B‧‧‧第2半透光部
30‧‧‧遮光膜
31‧‧‧遮光部
40、50、60、70‧‧‧光阻膜
41、51、61、71‧‧‧抗蝕劑圖案
H‧‧‧通孔
圖1(a)係表示二元光罩之線與間隙圖案之模式圖，(b)係表示將(a)之間距P自8μm逐漸減小至4μm為止之情形時，照射至形成於被轉印體上之抗蝕劑膜上之穿透光之光強度曲線之圖表。
圖2(a)~(d)係表示藉由圖1(b)之光強度曲線中之間距寬度為P=8 ~5μm之線與間隙圖案之穿透光而形成之抗蝕劑圖案之剖面形狀。(e)係表示在與(d)相同之間距寬度P=5μm下，使曝光裝置之照射光量增加至1.5倍時之抗蝕劑圖案之剖面形狀。
圖3(a)係本發明之第1實施形態之通孔圖案之光罩之模式圖，(b)係(a)之A-A線剖面圖。
圖4(a)係本發明之第2實施形態之通孔圖案之光罩之模式圖，(b)、(c)係(a)之B-B線剖面圖。
圖5(a)~(d)係表示圖3(b)所示之光罩之製造步驟之流程圖。
圖6(a)~(g)係表示圖4(b)所示之光罩之製造步驟之流程圖。
圖7(a)~(g)係表示圖4(c)所示之光罩之製造步驟之流程圖。
圖8(a)~(f)係表示圖4(b)所示之光罩之其他製造步驟之流程圖。
圖9(a)~(c)係表示通孔圖案之光罩之比較例、實施例1、實施例2之光罩影像者。(d)係模擬評估項目及其說明圖。
圖10係對圖9之比較例、實施例1、及實施例2之模擬結果進行比較者，(a)係表示照射光量之圖表，(b)係表示抗蝕劑傾斜角之圖表，(c)係表示抗蝕劑膜損耗之圖表。
本發明之光罩之特徵在於，其係具有轉印用圖案者，該轉印用圖案係藉由使形成於透明基板上之至少半透光膜圖案化而形成，且包含透光部與半透光部，上述透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，上述半透光部係包圍上述透光部，且藉由形成於上述透明基板上之半透光膜而成，上述半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下(第1實施形態)。
進而，本發明之另一光罩之特徵在於，其係 具有轉印圖案者，該轉印圖案係藉由使形成於透明基板上之半透光膜與遮光膜圖案化而形成，且包含透光部、半透光部與遮光部，上述透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，上述半透光部係包圍上述半透光部，且藉由形成於上述透明基板上之半透光膜而成，上述遮光部係包圍上述半透光部，且藉由形成於上述透明基板上之至少遮光膜而成，上述半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下(第2實施形態)。
包含上述構成之本發明之任一者均係為了將通孔圖案等之被包圍之(閉合之)形狀之圖案進行轉印，且於被轉印體上形成接觸通孔等而使用之光罩，將第1實施形態之構成例示於圖3中，將第2實施形態之構成例示於圖4中。
本發明之光罩之上述轉印用圖案為用以於被轉印體上形成具有3μm以下之孔徑之通孔之通孔圖案時特別有用。此處，所謂通孔之孔徑，若為圓形則係指其直徑，若為矩形則係指其最短之一邊之長度。又，本發明之光罩之「形成於透明基板上」，係指直接或間接地形成於透明基板上。
<關於第1實施形態>
圖3(a)、(b)中，作為第1實施形態之光罩1之透明基板10，使用將表面研磨後之石英玻璃基板等。透明基板之大小並未特別限制，根據使用該光罩1進行曝光之基板(例如平面顯示器用基板等)而適當選定。例如使用一邊為300mm以上之矩形之透明基板。
第1實施形態之光罩具有透光部11與半透光部21。於穿透曝光光之透光部11中，透明基板10露出。半透光部21係於透明基板10上形成半透光膜20而成。半透光膜20可為單層，亦可為藉由複數層之積層而 形成者。半透光膜20相對於曝光光中所含之代表波長之光，具有2~60%之穿透率，且相對於上述代表波長，具有90°以下之相位偏移作用。
所謂該90°以下之相位偏移作用，係指較佳為相對於上述曝光光之代表波長之相位偏移量為超過0°且為90°以下。該情形時之半透光部21與其說具有所謂發揮相位偏移作用而提高對比度之功能，倒不如說具有輔助透光部11之穿透光量之功能。因此，可認為半透光膜20係穿透輔助膜，且可認為半透光部21係穿透輔助部。
再者，經本發明者等人之研究而發現，若假設半透光膜20之相位偏移量為接近180°者，則在透光部11與半透光部21之交界上經相位反轉之繞射光會相互干涉，從而阻礙本發明中提及之穿透輔助之功能。
又考慮到，於相位偏移量過小之情形時，構成半透光膜20之素材之選擇並不容易，於相位偏移量過大之情形時，會產生反相位之光之干涉而損及穿透光量之輔助效果，從而較理想的是選擇半透光膜20之素材與膜厚。半透光膜20之相位偏移量之範圍係設為超過0°、且90°以下(其係指以弧度表示時，為(2n-1/2)π~(2n+1/2)π(n為整數)之範圍)，較佳為5~60°，更佳為5~45°。
所謂半透光膜20之穿透率，係指將透明基板10相對於上述代表波長之光之穿透率設為100%時之半透光膜20的穿透率。
若半透光膜20之穿透率過小，則無法充分發揮本發明之穿透輔助之功能，若穿透率過大，則半透光膜之膜厚控制等光罩製造之難度變高，故而將半透光膜20之穿透率設為上述之2~60%之範圍。再者，半透光膜20之較佳之穿透率範圍為3~45%，更佳為3~30%，進而更佳為5~20%。
此處，作為代表波長，於曝光光含有複數波長之情形時(例如， 於使用含有i線、h線、g線之光源之情形時)，可設為該等波長之任一者。例如，可將i線設為代表波長。對於該等波長之任一者，均更佳為滿足上述數值範圍。
本發明中所謂被轉印體，係使用本發明之光罩而欲獲得之器件、或其中間體，例如可為TFT基板、或其中之特定層(layer)等。一般而言，被轉印體係具有薄膜、或其積層構造，為了藉由蝕刻對其進行加工，而塗佈抗蝕劑膜。
利用此種光罩，於塗佈有抗蝕劑膜之被轉印體上進行曝光之結果為，於被轉印體上，作為圖9(d)所示之抗蝕劑圖案而形成。
此處，透光部11之抗蝕劑之抽取圖案、與半透光部21之抗蝕劑殘膜順利地連結。而且，此處之半透光部21之功能起到輔助透光部11之光之穿透量之作用，可謂作為穿透輔助圖案而發揮功能。
藉由用於半透光部21之半透光膜20之穿透率，而可控制上述抗蝕劑圖案之形狀。例如，可使抗蝕劑圖案之側面之傾斜角為20~60°，更佳為40~60°，或者於欲取得倒塌更顯著之圖案之情形時，可設為20~40°。
<關於第2實施形態>
圖4(a)~(c)中，關於第2實施形態之光罩2之透明基板10，與第1實施形態為相同。第2實施形態之光罩2除透光部11與半透光部21外，具有遮光部31。於穿透曝光光之透光部11中，透明基板10露出。半透光部21係於透明基板10上形成半透光膜20而成。半透光膜20可為單層，亦可為藉由複數層之積層而形成者。半透光膜20相對於曝光光中所含之代表波長之光，具有2~60%之穿透率，且相對於上述代表波長，具有90°以下之相位偏移作用，此點與上述第1實施形態為相同。
與上述第1實施形態同樣地，所謂該90°以下之相位偏移作用，係指較佳為相對於上述曝光光之代表波長之相位偏移量為超過0°且為 90°以下。此處亦可認為，半透光部21與其說具有所謂發揮相位偏移作用而提高對比度之功能，倒不如說作為輔助透光部11之穿透光量之穿透輔助部。
又，亦與上述第1實施形態同樣地確認，若假設半透光膜20之相位偏移量為接近180°者，則在透光部11與半透光部21之交界上經相位反轉之繞射光會相互干涉，從而阻礙本發明中提及之穿透輔助之功能。
此處亦為，將半透光膜20之相位偏移量之範圍設為超過0°、且90°以下(其係指以弧度表示時，為(2n-1/2)π~(2n+1/2)π(n為整數)之範圍)，較佳為5~60°，更佳為5~45°。
再者，所謂半透光膜20之穿透率，係指將透明基板10相對於上述代表波長之光之穿透率設為100%時之半透光膜20的穿透率。
第2實施形態之半透光膜20之曝光光穿透率與上述第1實施形態同樣地，設為2~60%之範圍。再者，半透光膜20之較佳之穿透率範圍為10~60%，更佳為20~60%，進而更佳為30~50%。
第2實施形態中，曝光光之代表波長亦與上述第1實施形態為相同。即，於曝光光含有複數波長之情形時(例如，於使用含有i線、h線、g線之光源之情形時)，可設為該等波長之任一者，例如可將i線設為代表波長。對於該等波長之任一者，均更佳為滿足上述數值範圍。
於第2實施形態中，遮光膜30亦可未必具有相對於曝光光之完全之遮光性。於(僅以遮光膜30之單層或以遮光膜30與半透光膜20之積層而)形成有遮光部31時，只要使該部分之曝光光穿透率小於半透光部21即可。就積層之情形時之遮光部31之較佳之曝光光穿透率而言，較佳為將遮光膜30與半透光膜20積層時，相對於曝光光之光學濃度OD(Optical Density)為3以上，更佳為遮光膜單獨且OD為3以上。
又，遮光部31亦可由遮光膜30單獨形成，但較佳為如圖4(b)、(c)所示，以半透光膜20與遮光膜30之積層而構成。於該情形時，對積層順序並無限制。
根據第2實施形態，半透光部21包圍透光部11，且沿透光部11之邊緣而以特定寬度形成。該寬度係形成為不會藉由曝光裝置而解像之寬度。該情形為如圖4(a)~(c)所示。此處，半透光部21與遮光部31之邊緣鄰接，且亦與透光部11鄰接。即，半透光部21係位於遮光部31與透光部11之間。而且，較佳為形成為固定寬度。
半透光部21之寬度不會藉由曝光裝置而解像。一般而言，於LCD用曝光裝置(下述)中，將解像限度設為3μm。第2實施形態之半透光部21之寬度為該尺寸以下。又，第2實施形態之半透光部21係於曝光時於被轉印體上不會解像之程度之微細之寬度。即，根據曝光條件，在對轉印用圖案照射曝光光時，被轉印體接受之穿透光之光強度曲線上，在與半透光部21相當之部分中，並未觀測到獨立之圖案形狀，而是描繪有在透光部11之光強度之波峰、與遮光部31之光強度之波谷之間順利地變化之曲線。
該結果為，被轉印體上之抗蝕劑膜作為圖9(d)所示之抗蝕劑圖案而形成。
此處，於圖9(d)所示之抗蝕劑圖案之側面形狀中，並未作為固定寬度之半透光部21之獨立之轉印形狀而呈現，此處將透光部11之抗蝕劑之抽取圖案、與遮光部31之抗蝕劑殘膜順利地連結。此處，於抗蝕劑圖案之一側面中，殘膜量單調增加、或單調減少。而且，此處之半透光部21之功能於透光部11之周圍中，起到輔助透光部11之光之穿透量之作用，可謂作為穿透輔助圖案而發揮功能。
又，可將第2實施形態之光罩2之剖面設為如圖4(b)、(c)之構成。圖4(b)與圖4(c)之不同在於，遮光膜30與半透光膜20之積層順序為相 反。
若半透光部21之寬度過大，則所形成之抗蝕劑圖案之側面形狀之倒塌易變得顯著(傾斜角易變小)。因此，於欲防止側面形狀之倒塌之情形時，將該寬度設為1μm以下為宜。作為較佳之範圍，為0.1~1μm。在與遮光部31之對向之2個邊緣鄰接而分別形成第1半透光部21A、第2半透光部21B之情形時，較佳為使第1半透光部21A與第2半透光部21B之寬度之任一者均為1μm以下(0.1~1μm)。
此處，所謂半透光部21之寬度固定，例如於圖4(b)、(c)中，包圍透光部11之半透光部21(第1半透光部21A與第2半透光部21B)之寬度之不同(除角部外)較佳為0.1μm以內。更佳為0.05μm以內。又，於該光罩2所包含之轉印用圖案之整體中，較佳為將半透光部21之線寬精度設為上述範圍內。藉此，賦予透光部11之穿透光量之輔助作用成對稱，從而可精緻地控制形成於被轉印體上之圖案之線寬精度。
藉由用於半透光部21之半透光膜20之穿透率、或半透光部21之寬度之調整，而可控制形成於被轉印體上之抗蝕劑圖案之形狀。例如，可將抗蝕劑圖案之側面之傾斜角設為20~60°，更佳可設為40~60°。
於第2實施形態中，所謂被轉印體，亦與上述第1實施形態中之被轉印體為相同。
上述第1、第2實施形態之任一者中，光罩1、2均包含具有5μm以下之寬度之透光部11。例如，若為正方形之圖案則1邊為5μm以下，若為長方形則短邊為5μm以下，若為圓則直徑為5μm以下。先前若欲將此種微細尺寸之通孔圖案進行轉印，則穿透透光部11之光所產生之繞射之影響以無法忽略之程度變大，從而存在未達到使被轉印體上之抗蝕劑膜感光之光量之情形，或所形成之抗蝕劑圖案形狀產生不均等之不良。
然而，根據本發明，此種微細寬度之通孔圖案亦可確實地轉印而形成易進行被轉印體之加工之形狀優異之抗蝕劑圖案。於透光部11之尺寸為3μm以下時本發明之效果顯著，為2.5μm以下之情形時更為顯著。
而且，在藉由具有此種轉印圖案之光罩1、2而於被轉印體上形成直徑為3μm以下之通孔H時，本發明為有利。當通孔H之尺寸為直徑2μm以下時，本發明之效果更為顯著。
上述第1、第2實施形態之任一者中，對光罩1、2而言，均係藉由光學模擬而獲得被轉印體接受之光強度分佈、及由此而形成之抗蝕劑圖案形狀。作為模擬條件，考慮用於轉印之曝光裝置之光學條件而設定。此處，可將用於轉印之曝光裝置作為標準的LCD(LCD：Liquid Crystal Display，液晶顯示器)用曝光裝置。於該情形時，例如可將數值孔徑NA設為0.06~0.10，且將相干因素σ設為0.5~1.0之範圍。此種曝光裝置一般而言，係將3μm左右作為解像限度。
當然，本發明亦可於更廣範圍之使用有曝光機之轉印時應用。例如，可將數值孔徑NA設為0.06~0.14、或設為0.06~0.15之範圍。對於數值孔徑NA超過0.08之高解像度之曝光機亦產生要求，本發明亦可應用於該等。
此種曝光裝置中，作為光源，包含i線、h線、g線，可使用包含所有該等之照射光(對單一光源而言，其係較寬之光源，故而以下亦稱為寬光)。於該情形時，亦可將曝光光之代表波長設為i線、h線、g線之任一者為如上所述。於模擬時，為了單純化而可將該等之強度比設為1：1：1，或者亦可設為考慮實際之曝光裝置之強度比後之比率。
再者，本發明之光罩被有利地應用於使形成於被轉印體上之轉印像成為2灰階之用途。即，與欲取得所謂多階之抗蝕劑殘膜值之3灰 階以上之多灰階光罩具有不同之功能。
又，本發明之光罩中，將半透光部與該半透光部係遮光部之情形(第2實施形態中，為遮光部之一部分之情形)相比較，具有使穿透透光部之光強度曲線之波峰上升之功能。因此，本發明之光罩於在被轉印體上形成未達3μm之通孔圖案時為特別有利。
<光罩之製造方法之實施形態>
其次，一面參照圖5~圖8一面對本發明之光罩之製造方法之實施形態進行說明。
[製造方法1]
一面參照圖5(a)~(d)，一面對圖3(b)所示之光罩1之製造方法1進行說明。
首先，準備圖5(a)所示之光罩基底。用以製造圖3(b)所示之光罩1之光罩基底係於透明基板10上形成有半透光膜20，且於該半透光膜20上形成有光阻膜40。
然後，如圖5(a)所示，使用未圖示之繪圖機，將用以形成圖3(b)所示之半透光部21之圖案繪圖於光阻膜40上。
其次，如圖5(b)所示，對經過上述繪圖步驟後之光阻膜40進行顯影，形成抗蝕劑圖案41。
其次，如圖5(c)所示，將經由上述顯影步驟而形成之抗蝕劑圖案41作為遮罩，以半透光膜用蝕刻劑對半透光膜20進行蝕刻。藉此，形成特定寬度之半透光部21及透光部11。再者，遮光膜之蝕刻可為乾式蝕刻亦可為濕式蝕刻。蝕刻劑可使用公知者。
其後，剝離圖5(c)所示之抗蝕劑圖案41，藉此完成圖5(d)所示之構成之光罩1。
[製造方法2]
其次，一面參照圖6(a)~(g)，一面對圖4(b)所示之光罩2之製造 方法2進行說明。
首先，準備圖6(a)所示之光罩基底。用以製造圖4(b)所示之光罩2之光罩基底係於透明基板10上依序形成半透光膜20與遮光膜30，進而於遮光膜30上形成光阻膜50。
然後，如圖6(a)所示，使用未圖示之繪圖機，將用以形成圖4(b)所示之遮光部31之圖案繪圖於光阻膜50上。
進而，如圖6(b)所示，對經過上述第1次之繪圖步驟後之光阻膜50進行顯影，形成抗蝕劑圖案51。
其次，如圖6(c)所示，將經由上述第1次之顯影步驟而形成之抗蝕劑圖案51作為遮罩，對遮光膜30進行蝕刻。藉此，於半透光膜20上形成遮光部31。再者，遮光膜30之蝕刻可為乾式蝕刻亦可為濕式蝕刻。蝕刻劑可使用公知者。
於剝離圖6(c)所示之抗蝕劑圖案51之後，如圖6(d)所示，於形成有遮光部31之半透光膜20之整個面上，再次形成光阻膜60。其後，使用未圖示之繪圖機，將用以形成圖4(b)所示之半透光部21之圖案繪圖於光阻膜60上。
然後，如圖6(e)所示，對經過上述第2次之繪圖步驟後之光阻膜60進行顯影，形成抗蝕劑圖案61。
其次，如圖6(f)所示，將經由上述第2次之顯影步驟而形成之抗蝕劑圖案61作為遮罩，對半透光膜20進行蝕刻。藉此，形成半透光部21。與上述遮光膜30之蝕刻步驟同樣地，半透光膜20之蝕刻亦可為乾式或濕式蝕刻，且可使用公知之蝕刻劑進行。
其後，剝離圖6(f)所示之抗蝕劑圖案61，藉此完成圖6(g)所示之構成之光罩2。
上述之製造方法2中，亦可將圖6(a)~(f)之步驟如下述i)~vi)般進行變更。
i)準備與上述製造方法2相同之光罩基底。然後，使用繪圖機，將用以形成半透光部21之圖案繪圖於光阻膜上。
ii)然後，對上述i)之光阻膜進行顯影，形成抗蝕劑圖案。
iii)將上述ii)之抗蝕劑圖案作為遮罩，對遮光膜進行蝕刻，繼而對半透光膜進行蝕刻。
iv)於剝離經過上述iii)後之抗蝕劑圖案之後，再次於整個面上形成光阻膜，將用以形成遮光部31之圖案繪圖於光阻膜上。
v)對上述iv)之光阻膜進行顯影，形成抗蝕劑圖案。
vi)將上述v)之抗蝕劑圖案作為遮罩，對遮光膜進行蝕刻。藉此，形成特定之寬度之遮光部31，完成圖6(g)所示之構成之光罩2。
再者，於不失去本發明之光罩之功能之限度內，除半透光膜、遮光膜外，不排除形成其他膜之情形。例如，在半透光膜與遮光膜之蝕刻選擇性不充分之情形時，即，相對於上層膜之蝕刻劑，下層膜不具有充分之耐性之情形時，在下層膜與上層膜之間亦可設置蝕刻終止層。較佳為，遮光膜與半透光膜包含具有各自之蝕刻選擇性之膜材料為宜。
[製造方法3]
其次，一面參照圖7(a)~(g)，一面對圖4(c)所示之光罩2之製造方法3進行說明。
首先，準備圖7(a)所示之光罩基底。該光罩基底係於透明基板10上成膜遮光膜30、進而於遮光膜30上形成光阻膜50而成。
其次，如圖7(a)所示，使用未圖示之繪圖機，將用以形成圖4(c)所示之遮光部31之圖案繪圖於光阻膜50上。
然後，如圖7(b)所示，對經過上述第1次之繪圖步驟後之光阻膜50進行顯影，形成抗蝕劑圖案51。
其次，如圖7(c)所示，將經由上述第1次之顯影步驟而形成之抗 蝕劑圖案51作為遮罩，對遮光膜30進行蝕刻。藉此，於透明基板10上形成遮光部31。
進而，剝離圖7(c)所示之抗蝕劑圖案51之後，如圖7(d)所示於包含經由上述遮光膜之蝕刻步驟而形成之遮光部31之透明基板10之整個面上，成膜半透光膜20。
然後，如圖7(e)所示，於半透光膜20上再次形成光阻膜60之後，使用未圖示之繪圖機，將用以形成圖4(c)所示之半透光部21之圖案繪圖於光阻膜60上。
其次，如圖7(f)所示，對經過上述第2次之繪圖步驟後之光阻膜40進行顯影，形成抗蝕劑圖案61。其後，將該抗蝕劑圖案61作為遮罩，對半透光膜20進行蝕刻。藉此，形成半透光部21(參照圖7(g))。
其後，剝離圖7(f)所示之抗蝕劑圖案61，藉此完成圖7(g)所示之構成之光罩2。
於上述製造方法3之情形時，在半透光膜20與遮光膜30之間，並不特別需要蝕刻選擇性，故而具有材料選擇之自由度較廣之優點。
[製造方法4]
其次，一面參照圖8(a)~(f)，一面對圖4(b)所示之光罩2之製造方法4進行說明。
首先，準備圖8(a)所示之光罩基底。該光罩基底係於透明基板10上依序形成半透光膜20與遮光膜30，進而於遮光膜30上形成光阻膜70。
然後，如圖8(a)所示，使用未圖示之繪圖機，將用以形成圖4(b)所示之半透光部21之圖案繪圖於光阻膜70上。
其次，如圖8(b)所示，對經過上述繪圖步驟後之光阻膜70進行顯影，形成抗蝕劑圖案71。
然後，如圖8(c)所示，將經由上述顯影步驟而形成之抗蝕劑圖案 71作為遮罩，以遮光膜用蝕刻劑對遮光膜30進行蝕刻。
進而，如圖8(d)所示，繼而，以半透光膜用蝕刻劑對半透光膜20進行蝕刻。藉此，形成特定寬度之半透光部21及透光部11。
其次，如圖8(e)所示，將抗蝕劑圖案71作為遮罩，以遮光膜用濕式蝕刻劑對遮光膜30進行側面蝕刻。藉此，形成特定寬度之遮光部31。
其後，剝離圖8(e)所示之抗蝕劑圖案71，藉此完成圖8(f)所示之構成之光罩2。
於上述製造方法4之情形時，半透光膜20與遮光膜30係使用彼此具有蝕刻選擇性之材料。又，於圖8(e)所示之第2次之遮光膜之蝕刻步驟中，利用等向性蝕刻之側面蝕刻，故而應用濕式蝕刻較為適當。
根據該製造方法4，繪圖步驟為1次即可，故而與需要2次繪圖之製造方法1及2相比，可避免因對準而導致之圖案精度之劣化。
<使用有光罩之圖案轉印方法>
本發明進而包含使用有該光罩之轉印方法。使用有本發明之光罩之圖案轉印方法具有不會使曝光裝置之照射光量增加(或減少)而可進行微細圖案之轉印之作用效果，於節能或縮短曝光時間、提高生產效率方面帶來顯著之優點。
本發明之光罩中，作為半透光膜之材料，可列舉Cr化合物(Cr之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、及氮氧碳化物等)、Si化合物(SiO2、SOG)、及金屬矽化物化合物(TaSi、MoSi、WSi或其等之氮化物、氮氧化物等)等。
作為遮光膜之材料，除Cr或Cr化合物(Cr之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、及氮氧碳化物等)之外，可列舉Ta、W或其等之化合物(包含上述金屬矽化物)等。
在遮光膜與半透光膜之間需要蝕刻選擇性之情形時，對遮光膜 使用Cr或Cr化合物，且對半透光膜使用Si化合物或金屬矽化物化合物即可。或者，相反，亦可對半透光膜使用Cr化合物，且對遮光膜使用金屬矽化物化合物。
再者，本發明中，於圖案轉印時使用之抗蝕劑之種類並無特別制限，但本實施形態中，全部使用正型之光阻(P/R)進行說明。
【實施例】
以下，一面參照圖9及圖10，一面對將轉印用圖案作為通孔圖案之光罩之比較例、實施例1、實施例2進行說明。
具有通孔圖案作為轉印用圖案，對本發明之實施例1、實施例2之光罩進行光學模擬，且將該模擬結果與比較例進行比較。
<比較例、實施例1、實施例2之各光罩之構成>
首先，一面參照圖9(a)~(c)，一面對比較例、實施例1、實施例2之各光罩之構成進行說明。圖9(a)~(c)係分別表示將轉印用圖案作為通孔圖案之光罩之比較例(二元光罩3)、實施例1(穿透輔助光罩1)、實施例2(穿透輔助光罩2)之光罩影像。
圖9(a)中，比較例之光罩3係二元光罩，其係於未圖示之透明基板上形成有包含遮光膜(OD為3以上)之遮光部31，且於該遮光部31之中央，形成有透光部11即正方形之通孔H。
圖9(b)中，本發明之實施例1之光罩1係穿透輔助光罩1，其係與上述比較例為相同設計之轉印用圖案，將上述比較例之遮光部31替換為包含半透光膜之半透光部21。該穿透輔助光罩1之半透光膜相對於代表波長i線之曝光光之穿透率成為7%，相位偏移量成為45°。
圖9(c)中，本發明之實施例2之光罩2係穿透輔助光罩2，其係於遮光膜圖案之中央，具有固定寬度之半透光膜圖案，且藉由該半透光膜圖案而包圍透光部11即正方形之通孔H。即，於藉由連續之遮光部31而包圍之區域中，與該遮光部31之邊緣鄰接而形成有固定寬度之半 透光部21。關於實施例2之半透光部21之曝光光穿透率，將於以下描述。
準備3種樣品，其係根據上述之比較例、實施例1、實施例2之各光罩之構成，將通孔H之尺寸設為邊長為4.0μm、2.5μm、2.0μm之正方形而製作。又，本發明之實施例2中，將3種樣品之半透光部21之寬度之任一者均設為0.5μm。進而，於實施例2中，對於通孔H之尺寸為邊長為4.0μm及2.5μm之樣品，將其半透光部21相對於代表波長i線之曝光光穿透率設為30%，對於通孔H之尺寸為邊長2.0μm之樣品，將所使用之半透光膜相對於代表波長i線之曝光光穿透率設為35%。於該條件時，如下述圖10所示，使實施例1與實施例2之照射光量Eop大致一致。
此處，實施例1、實施例2之各光罩中使用之半透光膜之任一者相對於代表波長i線之相位偏移量均為45°。
再者，於表示本光學模擬結果之圖10之圖表中，對於比較例、實施例1、實施例2各自之評估表示3個繪圖，該3個繪圖係分別對應於上述3種樣品者。
<模擬條件、評估項目>
將比較例、實施例1、實施例2之具有通孔圖案之光罩分別進行藉由曝光裝置而曝光時之光學模擬。光學模擬條件中，將曝光裝置之數值孔徑NA設為0.085，將相干因素σ設為0.9，關於照射光源之強度，該照射光源係包含i線、h線、g線之寬光，且將其強度比設為g線：h線：i線=1：0.8：0.95。於本光學模擬中，對圖9(d)所示之評估項目A~C進行評估。以下，對評估項目A~C進行說明。
<<A：照射光量(DOSE量(Eop))>>
圖9(d)之說明圖係表示藉由具有通孔圖案之光罩而形成之抗蝕劑圖案之剖面形狀者。圖中塗黑之部分係成為蝕刻遮罩之抗蝕劑圖案， 其間中空之部分係與通孔H對應之抗蝕劑圖案上之抽取圖案。
本光學模擬中之照射光量(DOSE量(Eop))係為了使光罩之通孔H之透光部寬度(CD)、與藉由穿透通孔H之曝光光而形成之抗蝕劑圖案上之抽取圖案寬度相等而必要之照射光量。
照射光量Eop之數值越小，則生產效率越高，或者越節能。
<<B：抗蝕劑傾斜角>>
本光學模擬中之抗蝕劑傾斜角係圖9(d)之說明圖中所示之塗黑之抗蝕劑圖案中之與中空之部分(抽取圖案)之交界部之傾斜角。關於該抗蝕劑傾斜角，於水平地載置被轉印體時，將相對於被轉印體之面而為垂直之情形時之傾斜角(90°)作為最大而表現。若重視製造步驟之穩定性，則抗蝕劑傾斜角越大越佳。其原因在於，抗蝕劑傾斜角越大，則可越小地抑制將該抗蝕劑圖案用作蝕刻遮罩之情形時之孔徑或寬度之變動。又，於形成有與用途相應之所需之傾斜角之情形時，較理想的是正確地獲得目標傾斜角。
<<C：抗蝕劑膜損耗>>
表示抗蝕劑膜相對於初始膜厚(1.5μm)之減膜量。圖9(d)之說明圖中所示之塗黑之抗蝕劑圖案之抗蝕劑膜損耗越小越佳。於抗蝕劑膜損耗較大之情形時，於使用該抗蝕劑圖案進行乾式蝕刻時可變得特別深刻。
<模擬結果>
對於比較例、實施例1、實施例2之各光罩，將上述評估項目A~C之模擬結果示於圖10中。圖10係對比較例、實施例1、實施例2之模擬結果進行比較者，圖10(a)係表示照射光量之圖表，圖10(b)係表示抗蝕劑傾斜角之圖表，圖10(c)係表示抗蝕劑膜損耗之圖表。
如圖10(a)所示，實施例1及2與比較例相比，可大幅減少必要之照射光量。即，顯然可縮短掃描曝光所必要之時間，有助於生產效率 之提高。
如圖10(b)所示，關於抗蝕劑傾斜角，實施例1中較比較例小，但實施例2中，顯示與比較例為大致同等之大小。實施例1中，顯示35°以上，實施例2中顯示45°以上。又，若將透光部之寬度設為2.5μm以上，則可獲得50°以上之傾斜角。
如圖10(c)所示，關於抗蝕劑膜損耗，於實施例1中產生，但於實施例2中未產生(使實施例2之值與比較例1之值大致重疊而繪圖)。因此可知，藉由實施例2之光罩而形成之抗蝕劑圖案對於乾式蝕刻製程亦非常適合。
將以上之評估項目A~C作為綜合評估，本發明之光罩可節減曝光所必要之照射光量，而且可形成形狀優異之抗蝕劑圖案作為蝕刻遮罩。將此種抗蝕劑圖案於先前難以圖案化之微細圖案中實現之意義較大。進而，藉由上述第1及第2實施形態之適當之選擇，而具有可將上述抗蝕劑傾斜角調整為所需值之自由度，故而根據欲獲得之電子器件之特性、或其製造上之方便起見，可自由地選擇通孔圖案之楔形角，於該點上具有優勢性。
以上，參照複數之實施形態及實施例說明了本發明，但本發明並不限定於上述實施形態及實施例。對於本發明之構成或詳情，於請求項中記載之本發明之精神或範圍內可進行本領域技術人員能理解之各種變更。
1‧‧‧光罩
10‧‧‧透明基板
11‧‧‧透光部
20‧‧‧半透光膜
21‧‧‧半透光部
H‧‧‧通孔

Claims (8)

  1. 一種光罩，其特徵在於：其係具有轉印用圖案者，該轉印用圖案係藉由使形成於透明基板上之至少半透光膜圖案化而形成，且包含透光部與半透光部，上述透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，上述半透光部係包圍上述透光部，且藉由形成於上述透明基板上之半透光膜而成，上述半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下。
  2. 一種光罩，其特徵在於：其係具有轉印圖案者，該轉印圖案係藉由使形成於透明基板上之半透光膜與遮光膜圖案化而形成，且包含透光部、半透光部、及遮光部，上述透光部係使透明基板以5μm以下之寬度露出而成，上述半透光部係包圍上述透光部，且藉由形成於上述透明基板上之半透光膜而成，上述遮光部係包圍上述半透光部，且藉由形成於上述透明基板上之至少遮光膜而成，上述半透光膜相對於曝光光之代表波長之穿透率為2~60%，相位偏移量為90°以下。
  3. 如請求項2之光罩，其中上述半透光部係包圍上述透光部而沿上述透光部之邊緣而形成為固定寬度，且上述寬度為曝光裝置之解像限度以下。
  4. 如請求項1之光罩，其中上述轉印用圖案係用以於被轉印體上形成具有未達3μm之孔徑之通孔之通孔圖案。
  5. 一種圖案轉印方法，其特徵在於：其係使用如請求項1至4中任 一項之光罩，藉由曝光裝置將上述轉印用圖案轉印至被轉印體上。
  6. 一種圖案轉印方法，其特徵在於：其係使用如請求項1至4中任一項之光罩，藉由曝光裝置將上述轉印用圖案轉印至被轉印體上之抗蝕劑膜上者，使上述抗蝕劑膜顯影後形成之抗蝕劑圖案之側面形狀之傾斜角為40°以上。
  7. 一種平面顯示器之製造方法，其特徵在於：其係使用如請求項5之圖案轉印方法。
  8. 一種平面顯示器之製造方法，其特徵在於：其係使用如請求項6之圖案轉印方法。
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