TWI387845B

TWI387845B - 灰階遮罩及圖案轉印方法

Info

Publication number: TWI387845B
Application number: TW097101876A
Authority: TW
Inventors: Kazuhisa Imura; Yasuki Kimura
Original assignee: Hoya Corp
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2013-03-01
Also published as: JP2008180897A; TW200914989A; KR20080069923A; CN101231458B; JP5036328B2; CN101231458A

Description

灰階遮罩及圖案轉印方法

本發明係關於用於製造攝影元件、液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display：以下稱為LCD)、半導體裝置等的灰階遮罩、及使用此遮罩的圖案轉印方法，特別是關於適合用於製造薄膜電晶體液晶顯示裝置的薄膜電晶體基板(TFT基板)所使用的灰階遮罩以及圖案轉印方法。

現在，在LCD的領域中，薄膜電晶體液晶顯示裝置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下稱為TFT－LCD)係相較於CRT(陰極線管)，因為有能輕易薄型化且消耗電力低的優點，所以現在正迅速地商品化。TFT－LCD具有以矩陣狀排列的各畫素上排列有TFT之構造的TFT基板，及對應各畫素而排列有紅色、綠色以及藍色之畫素圖案的彩色濾色片係在液晶層的介入下而重合的概略構造。在TFT－LCD中，製造步驟數很多，光是製造TFT基板就要使用5~6片光罩。在這種狀況下，在「月刊FPDIntelligence」、1999年5月、P.31~35(非專利文獻1)中，提出了使用4片光罩來進行TFT基板之製造的方法。

此方法係藉由使用具有遮光部、透光部和半透光部(灰階部)的光罩(以下稱為灰階遮罩)，來減低使用的遮罩片數。在此，半透光部就是指在使用遮罩並將圖案轉印至被轉印體上時，使透過之曝光光線的透過量減低既定量，且控制被轉印體上之光阻膜的顯影後之殘膜量的部分，同時具備這種半透光部、遮光部、透光部的光罩則被稱為灰階遮罩。

於第8圖及第9圖(第9圖係第8圖之製造步驟的後續)表示使用灰階遮罩之TFT基板的製造步驟之一例。

在玻璃基板1上形成閘極用金屬膜，藉由使用光罩的光微影製程來形成閘極2。爾後，形成閘絕緣膜3、第1半導體膜4(a－Si)、第2半導體膜5(N＋a－Si)、源極汲極用金屬膜6以及正型光阻膜7(第8(1)圖)。接著，使用具有遮光部11、透光部12和半透光部13的灰階遮罩10，使正型光阻膜7曝光並顯影，藉以形成第1光阻圖案7a，使其覆蓋TFT通道部以及源極汲極形成區域、資料傳輸線形成區域，且通道部形成區域變得比源極汲極形成區域還要薄(第8(2)圖)。接著，以第1光阻圖案7a作為遮罩，蝕刻源極汲極用金屬膜6以及第2、第1半導體膜5、4(第8(3)圖)。接著，利用氧氣來進行灰化，以除去通道部形成區域薄的光阻膜，並形成第2光阻圖案7b(第9(1)圖)。爾後，以第2光阻圖案7b作為遮罩，蝕刻源極汲極用金屬膜6，形成源極/汲極6a、6b，接著蝕刻第2半導體膜5(第9(2)圖)，最後剝離殘存的第2光阻圖案7b(第9(3)圖)。

作為能在此使用的灰階遮罩，已知有半透光部以微細圖案所形成之構造者。例如，如第10圖所示，具有與源極/汲極對應之遮光部11a、11b、透光部12及與通道部對應之半透光部(灰階部)13，半透光部13係形成由使用灰階遮罩之LCD用曝光機的解析極限以下之微細圖案所組成的遮光圖案13a的區域。遮光部11a、11b和遮光圖案13a通常是由一起以鉻和鉻化合物等的相同材料組成之相同厚度的膜所形成。使用灰階遮罩之LCD用曝光機的解析極限在大部分的情況下，步進式之曝光機則是大約3 μm，鏡面投影式之曝光機則是大約4 μm。因此，例如，第10圖中，能將半透光部13之透過部13b的間隔寬度設為未滿3 μm，將遮光圖案13a之線寬設為曝光機之解析極限以下的未滿3 μm。

上述微細圖案型的半透光部在設計時能考慮到，在灰階部分的設計，具體而言，會有把用於使具有遮光部和透光部之中間半色調效果的微細圖案做成線與間隙(line and space)型或做成點狀(網點)型，或者做成其他圖案的選擇，此外，在線與間隙型的情況下，線寬要做到什麼程度，要怎麼處理光透過部分和遮光部分的比率，要將全體的透過率設計到什麼程度等。

另一方面，在特開2002－189280號公報(專利文獻1)中，以往提出了將欲進行半色調曝光的部份作為半透光性的半色調膜(半透光膜)。能藉由使用此半色調膜來減少半色調部分的曝光量，以進行半色調曝光。在使用半色調膜的情況，設計中，會檢討全體的透過率必須要是多少，在遮罩中無論是否為半色調膜的膜種類(材料)，藉由選擇膜厚就能生產遮罩。在製造遮罩時進行半色調膜的膜厚控制。因為當以灰階遮罩的灰階部來形成TFT通道部的情況下，若是半色調膜，就可輕易地藉由光微影步驟來進行圖案化，所以會有即使TFT通道部之形狀是複雜的圖案形狀也可行的優點。

將上述半透光部作為半色調膜(半透光膜)的上述灰階遮罩係相較於前述的微細圖案型的灰階遮罩，在形成一定以上面積的半透光部時會非常有用。在微細圖案型之半透光部的情況下，會有該面積變大則圖案資料變膨脹的問題，但在採用半色調膜的半透光部中就不會發生那種問題。

第11(a)圖係表示以這種半透光部作為半色調膜(半透光膜)的灰階遮罩之一例。亦即，灰階遮罩20係具備形成為既定圖案狀的遮光部21、透光部22和半透光部23，如第11(b)圖(沿著第11(a)圖的L－L線之截面圖)所示，遮光部21係構成為在透明基板24上具有遮光膜25，透光部22係構成在透明基板24露出的部分上，另外，半透光部23係構成為在透明基板24上具有半透光膜26。

不過，近幾年，特別是隨著TFT通道部之圖案的微細化，在灰階遮罩中也需要越來越細微的圖案，本發明者們發現即使在將半透光膜用在上述半透光部的灰階遮罩中也會發生新的課題。亦即，例如，如上述第11圖所示，藉由半透光膜26來形成遮光膜25之2個遮光部21、21所包夾之寬度A為7 μm左右之半透光部23的灰階遮罩之情況下，在使用此遮罩時的曝光機之該半透光部的透過光之光強度分佈係如第12圖所示。此外，作為曝光機的曝光光源，則使用包含例如g線(波長436nm)及i線(波長365nm)的 350nm~450nm之波長區域的光源。按照此光強度分佈，被轉印體上之光阻膜被曝光，爾後經過光阻的顯影步驟而形成光阻圖案。因此，此灰階遮罩之半透光部的光強度分佈係反映在被形成之光阻圖案的形狀上。此時，適當地選擇光阻本身的感光度特性和顯影特性等，使用使上述光強度分佈以充分的精度而反映在光阻圖案上的條件則是不言而喻。

在此，作為適用於本發明之灰階遮罩的曝光機，則具有開口數NA為0.1~0.07左右的光學系統。

另一方面，第13圖係表示半透光部23之圖案形狀係進一步微細化，寬度A成為例如3.6 μm時的該半透光部之透過光的光強度分佈。根據第13圖，光強度分佈曲線形狀與第12圖不同，在峰值附近幾乎沒有平坦部。一般而言，考慮到在和遮光部之邊界附近的半透光部中，按照曝光機的解析度，藉由光的繞射而描繪既定的傾斜，但半透光部之尺寸(寬度)縮小至例如6 μm以下時，因為對曝光光線波長和曝光機的解析度而言，繞射之影響會增大到無法忽略的程度，成為如第13圖所示幾乎無平坦部分的光強度分佈形狀。因此，在被轉印體上之光阻膜被曝光且經過顯影步驟而形成的光阻圖案上，轉印有幾乎無平坦部分之常態分佈型的形狀。如這般，本發明者們發現，使用具有錐形狀角度且幾乎沒有平坦部分的常態分佈型之形狀的光阻圖案，進行被轉印體之蝕刻時，藉由蝕刻而形成的圖案尺寸之變化大，圖案的尺寸控制會非常困難，線寬精度會惡化。此外，本發明者們也發現，這種問題會在半透光部之寬度為6 μm以下的時候產生，特別是在半透光部之寬度為1~4 μm時會很顯著。

因此，本發明者們研討了迴避以往之藉由微細圖案(由遮光膜所形成)而構成之半透光部的灰階遮罩中之上述問題。亦即，研討了使如上述第13圖的光強度分佈之傾斜更陡斜上升的可能性。在此情況下，只要選擇微細圖案和曝光條件，則在半透光部中，在某種程度上可能獲得平坦的光強度部分。但在此情況下，使半透光部的圖案微細化時，透過光的光強度下降，將對被轉印體之光阻膜的曝光量設在恰當的範圍是很困難的。在此，適當的曝光量就是以透過部作為100%的時候，在10~70%範圍內，該遮罩使用者之所需的曝光量。較佳為20~60%，更佳為30~60%範圍。因此，為了獲得光強度，而擴大半透光部之圖案尺寸時，在曝光時進行解析，還是無法獲得平坦的光強度分佈。因此需要降低解析度的曝光條件，但這會使圖案的轉印精度惡化。換言之，在以往的微細圖案型之灰階遮罩中，半透光部之圖案的微細化和平坦的光強度分佈要兩者兼得是很困難的。

本發明是有鑑於上述習知之問題而完成者，其目的在於提供一種灰階遮罩，其具備在半透光部中具有透過光之光強度分佈為平坦的部分，此外還能獲得既定之光強度的半透光部。此外，本發明之目的在於提供一種高精度的灰階遮罩，其在將半透光部轉印至被轉印體之光阻膜的時候，具有略一定膜厚的平坦部，並且形成所需之膜厚範圍的光阻圖案。此外，目的在於提供一種圖案轉印方法，使用本發明之灰階遮罩，即使半透光部的形狀微細化，也能以進行高精度的圖案轉印。

為了解決上述課題，本發明具有以下的構成。

(構成1)一種灰階遮罩，在透明基板上具有半透光膜以及遮光膜，並藉由在前述半透光膜以及前述遮光膜上分別利用蝕刻而施加既定圖案，以形成遮光部、透光部以及半透光部，該灰階遮罩之特徵為：前述灰階遮罩係具有鄰接並被前述遮光部包夾的半透光部，該半透光部係具有：半透光膜形成部，係形成有半透光膜；以及透光縫隙部，係設置在前述半透光部與鄰接之前述遮光部的邊界且露出前述透明基板。

(構成2)如構成1所記載的灰階遮罩，其中，前述透光縫隙部的寬度係相對於前述灰階遮罩，為曝光條件之解析極限以下的尺寸。

(構成3)如構成1或2所記載的灰階遮罩，其中，在前述半透光膜形成部上形成不具有圖案的半透光膜。

(構成4)如構成1或2所記載的灰階遮罩，其中，前述半透光膜形成部係相對於前述灰階遮罩，具有曝光光線之解析極限以下的微細透光圖案。

(構成5)如構成1至4任一個所記載的灰階遮罩，其中，前述灰階遮罩係用於曝光光源波長為350nm~450nm範圍之波長域的灰階遮罩，前述半透光部的寬度係6 μm以下。

(構成6)如構成5所記載的灰階遮罩，其中，前述半透光部的寬度是1 μm~4 μm。

(構成7)一種灰階遮罩，在透明基板上具有半透光膜以及遮光膜，並藉由在前述半透光膜以及前述遮光膜上分別利用蝕刻而施加既定圖案，以形成遮光部、透光部以及半透光部，該灰階遮罩之特徵為：前述灰階遮罩係具有鄰接並被前述遮光部包夾的寬度A之半透光部，該半透光部之寬度A為6 μm以下，相對於該半透光部，在包含波長350nm~450nm之範圍內的既定波長域之光的光透過強度分佈曲線中，以前述透光部之曝光光線透過率作為100%，包含前述半透光部之寬度方向的中央部，以透過率變動為1%以下的區域作為灰階平坦部的時候，前述灰階平坦部之寬度是超過寬度A之50%。

(構成8)如構成7所記載的灰階遮罩，其中，前述半透光部具有在和鄰接之遮光部的邊界部分露出透明基板的透光縫隙部。

(構成9)如構成8所記載的灰階遮罩，其中，前述透光縫隙部的寬度係相對於前述灰階遮罩，為曝光條件之解析極限以下的尺寸。

(構成10)一種圖案轉印方法，其特徵為具有以下步驟：利用構成1至9中任一個記載之灰階遮罩，將圖案轉印至設置在被轉印體上的光阻膜，在與前述半透光部對應之部分上形成具有與前述遮光部或者透光部相異之光阻膜厚部分的光阻圖案。

(構成11)一種圖案轉印方法，其特徵為具有以下步驟：利用構成1至9中任一個記載之灰階遮罩，藉由包含波長350nm~450nm之範圍內之波長的波長域之曝光光線來曝光，將圖案轉印至設置在被轉印體上的光阻膜，在與前述半透光部對應之部分上形成具有與前述遮光部或者透光部相異之光阻膜厚部分的光阻圖案，前述光阻圖案係在與前述灰階遮罩之寬度A的前述半透光部對應的部分中，與前述透光部或者遮光部對應，以顯影後的光阻膜厚作為100%，包含與前述半透光部對應之顯影後的光阻膜之寬度方向的中央部，以膜厚變動為1%以下的區域作為灰階平坦部的時候，前述灰階平坦部之寬度是超過寬度A的50%。

藉由本發明之灰階遮罩，半透光部係具有形成有半透光膜的半透光膜形成部、與前述半透光部所鄰接之遮光部的邊界上設置之露出透明基板的透光縫隙部，能藉以提供具備半透光部的灰階遮罩，該半透光部係在半透光部中具有透過光之光強度分佈為平坦的部分，此外還能獲得既定之光強度。另外，藉由本發明之灰階遮罩，能提供一種高精度的灰階遮罩，在將半透光部轉印至被轉印體之光阻膜的時候，具有略一定膜厚的平坦部，並且形成所需之膜厚範圍的光阻圖案。

此外，藉由使用本發明之灰階遮罩而對被轉印體進行圖案轉印，即使半透光部的形狀微細化，也能進行高精度的圖案轉印。

以下基於圖面來說明用於實施本發明的最佳形態。

第1圖係表示本發明之灰階遮罩的一實施形態，第1(a)圖係平面圖，而第1(b)圖係沿著第1(a)圖之L－L線的側截面圖。第2圖係用於說明使用本發明之灰階遮罩的圖案轉印方法之截面圖。

第1圖所示的本發明之灰階遮罩30係用於製造例如液晶顯示裝置(LCD)之薄膜電晶體(TFT)或彩色濾色片、或者電漿顯示面板(PDP)，在第2圖所示之被轉印體40上，形成膜厚為階段性或連續性不同的光阻圖案43。此外，在第2圖中，符號42A、42B係表示在被轉印體40中於基板41上積層的膜。

具體而言，上述灰階遮罩30之構成為具有：遮光部31，在使用該灰階遮罩30時，遮蔽曝光光線(透過率約略為0%)：透光部32，約略100%使曝光光線透過；以及半透光部33，使曝光光線的透過率減低至20~60%左右。半透光部33之構成為具有：半透光膜形成部33a，在玻璃基板等的透明基板34上形成半透光性之半透光膜36；以及透光縫隙部33b、33c，設置在和半透光部33所鄰接之遮光部31的邊界，並露出透明基板34。另外，遮光部31之構成為：在透明基板34上，設置遮光性的遮光膜35。此外，第1圖所示之上述遮光部31、透光部32以及半透光部33的圖案形狀當然是一個代表例，而非將本發明侷限於此。

作為上述半透光膜36，則舉出鉻化合物、MoSi、Si、 W、Al。這當中，鉻化合物方面，則有氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)、氮氧化鉻(CrOxN)、氟化鉻(CrFx)、或於這些含有碳和氫者。另外，作為遮光膜35，則舉出Cr、Si、W、Al等。藉由選定遮光膜35之膜材質和膜厚來設定上述遮光部31的透過率。另外，藉由選定半透光膜36之膜材質和膜厚來設定上述半透光部33的透過率。

使用如同上述的灰階遮罩30時，因為曝光光線並無法實質地在遮光部31透過，在半透光部33曝光光線被減低，所以被轉印體40上塗佈的光阻膜(正型光阻膜)係在與遮光部31對應之部分膜厚會變厚，在與半透光部33對應之部分膜厚會變薄，在與透光部32對應之部分則形成沒有膜的光阻圖案43(參照第2圖)。在此光阻圖案43中，將在與半透光部33對應之部分膜厚會變薄的效果稱為灰階效果。此外，使用負型光阻的情況下，有必要進行考慮到與遮光部和透光部對應之光阻膜厚會相反之情況的設計，但即使在這種情況下，也能充分獲得本發明的效果。

然後，在第2圖所示光阻圖案43沒有膜的部分中，對被轉印體40之例如膜42A以及42B實施第1蝕刻，藉由灰化等來除去光阻圖案43之膜薄的部分，在此部分中，對被轉印體40之例如膜42B實施第2蝕刻。以此方式，使用1片灰階遮罩30就能實施以往之2片光罩的步驟，能減少遮罩片數。

在此，更加詳細地說明本發明之上述灰階遮罩30的前述半透光部33的構成時，在本實施形態中，前述半透光部 33係與2個遮光部31、31鄰接而被夾持的半透光部，該半透光部33係具有：半透光膜形成部33a，形成有半透光膜36；以及透光縫隙部33b、33c，設置在該半透光膜形成部33a兩側，亦即與半透光部33鄰接之兩側的遮光部31、31的邊界，且露出了透明基板34。

此透光縫隙部的寬度係相對於灰階遮罩30之曝光條件的解析極限以下之尺寸，亦即依半透光部的設計尺寸所決定，但一般太大時則不易獲得作為半透光部的功能，太小時則無法獲得光強度分佈的平坦部。具體而言，就6 μm以下之寬度的半透光部而言，則是2 μm以下，較佳是1 μm以下0.1 μm以上。在此情況下的曝光條件，就是曝光光源波長、使用之曝光機的解析度等。本發明之灰階遮罩適合用於曝光波長為350nm~450nm(i線至g線)者。

此外，作為適用於本發明之灰階遮罩的曝光機，在具有開口數NA具有0.1~0.07左右之光學系統的情況下，能顯著地獲得本發明的效果。

此外，為了在半透光部中，透過光線之光強度分佈具有平坦之部分，較佳為也考慮到相對於半透光部33之寬度(設計值寬度)A(參照第1(b)圖)的透光縫隙部之寬度。亦即，相對於半透光部的寬度，當透光縫隙部的寬度太大時，不易獲得作為半透光部的功能，當太小時，就變得不易獲得光強度分佈的平坦部。在透光縫隙部之寬度方面，較佳為單一側的寬度(33b或33c)為(2/5)A以下(如果加上兩側之寬度則是(4/5)A以下)。透光縫隙部(單一側)之寬度太大時，會因為設置透光縫隙部，使得在半透光部中透過光線之光強度分佈不會落在適當範圍內而不易獲得灰階效果。更佳為，在透光縫隙部之寬度方面，單一側的寬度(33b或33c)為(1/4)A以下(如果加上兩側之寬度則是(1/2)A以下)。因為縫隙部的寬度太小時，就不易獲得平坦的部分，所以單一側(1/10)A(如果加上兩側之寬度則是(1/5)A)以上為較佳。此外，兩側之透光縫隙部33b與33c的寬度大略相同為較佳，但只要不損及本發明之效果的話，也可以是不同。

另外，上述半透光膜形成部33a係由具有略均一之膜厚的單一半透光膜36所形成。亦即，半透光膜形成部33a之半透光膜36實質上沒有膜厚的分佈，且未施行微細圖案加工。此半透光膜36係具有藉由在半透光部33求得之透過率(半透過性)所決定的膜材質以及膜厚。

半透光膜的曝光光線透過率係在將透光部的透過率設為100%時，可設為10~70%，較佳為20~60%左右。

另一方面，上述半透光膜形成部33a上亦可施加曝光光線相對於灰階遮罩30為解析極限以下之微細的透光圖案。亦即，在半透光膜形成部上亦可排列有複數個半透光膜，分別具有藉由在半透光部求得之透過率所決定的尺寸及膜材質以及膜厚。

在此，作為第1具體範例，第3圖表示上述半透光部33之寬度A為3.6 μm，將透光縫隙部33b和33c之寬度分別作為0.8 μm(因此，半透光膜形成部33a之寬度為2.0 μm)的半透光部33之灰階遮罩中，波長365nm~436nm相對於半透光部33的光透過強度分佈曲線。此外，半透光膜形成部33a之半透光膜36的材質係作為Cr氧化物並將膜厚調整成為透過率40%。

如第3圖所示，本發明之灰階遮罩在半透光部中具有透過光之光強度分佈為平坦的部分。在此，在半透光部中具有透過光之光強度分佈為平坦的部分就是指：對於寬度A的半透光部，包含波長350nm~450nm的範圍內之既定波長域的光之光透過強度分佈曲線中，將前述透光部之曝光光線透過率作為100%，包含前述半透光部之寬度方向的中央，將透過率變動為1%以下的區域作為灰階平坦部的時候，前述灰階平坦部之寬度超過寬度A的50%者。作為比較對象，前述第13圖係表示具備橫跨於夾在遮光部間的半透光部之全體(整個寬度)上形成半透光膜，並將此半透光部的寬度設為3.6 μm之半透光部的灰階遮罩之光透過強度分佈曲線，為了能瞭解與第13圖的對比，藉由本發明之灰階遮罩，在半透光部之寬度為6 μm以下的微細圖案中，在半透光部中具有透過光之光強度分佈為平坦的部分，此外且能獲得既定的光強度，能獲得具備作為本發明之目的半透光部的灰階遮罩。

換言之，本發明之灰階遮罩係具有鄰接於前述遮光部而被夾持之寬度A的半透光部，該半透光部之寬度A為6 μm以下，且具備一種半透光部，其中針對該半透光部，在波長350nm~450nm的光透過強度分佈曲線中，在包含前述半透光部之寬度方向中央的A/2之寬度中，相對於光透過強度之中央值而言，不均勻狀況為光透過強度峰值的5%以內。

較佳為半透光部的寬度是1 μm~4 μm。特別能顯著地獲得本發明之效果是在半透光部的寬度是2 μm~4 μm的情況下。

這種本發明的灰階遮罩之半透光部的光強度分佈也反映在使用本發明之灰階遮罩，使被轉印體之光阻膜曝光並歷經顯影步驟而形成的光阻圖案之形狀。亦即，使用本發明之灰階遮罩，藉由包含350nm~450nm之範圍內的既定波長域的曝光光線來進行曝光，將圖案轉印至設在被轉印體上的光阻膜，在與前述半透光部對應的部分，形成具有和前述遮光部或者透光部不同之光阻膜厚部分的光阻圖案之步驟的圖案轉印方法中，在本發明之灰階遮罩的寬度A之與前述半透光部對應的部分中，將與前述透光部或者遮光部對應之顯影後的光阻膜厚設為100%，包含與前述半透光部對應之顯影後的光阻膜之寬度方向之中央部，以膜厚變動為1%以下之區域作為灰階平坦部的時候，前述灰階平坦部之寬度能形成超過寬度A之50%的光阻圖案。

因此，採用本發明之灰階遮罩，將半透光部轉印至被轉印體之光阻膜時，能夠形成具有略一定膜厚之平坦部且所需之膜厚範圍的光阻圖案，形成於被轉印體上的圖案之尺寸變得容易控制，圖案的線寬精度提升。

另外，接著，作為第2具體範例，於第4圖表示具有上述半透光部33之寬度A為5.4 μm，在將透光縫隙部33b 和33c的寬度分別設為0.3 μm(因此，半透光膜形成部33a的寬度是4.8 μm)之半透光部33的灰階遮罩中，對於半透光部33之波長365nm~436nm的光透過強度分佈曲線。此外，半透光膜形成部33a之半透光膜36的材質和第1具體範例的情況相同，將膜厚調整成透過率成為40%。另外，於第5圖表示具備橫跨於以往被夾在遮光部間的半透光部之全體(整個寬度)上形成半透光膜，並將此半透光部之寬度設為5.4 μm之半透光部的灰階遮罩的光透過強度分佈曲線。

比較第4圖(本發明)和第5圖(比較例)時，能明瞭到藉由本發明，在半透光部之透過光的光強度分佈會在更大的範圍(寬度)中具有平坦的部分。

從前述的第3圖和第13圖的對比以及上述的第4圖和第5圖的對比中，可得知在包括曝光波長350nm~450nm之範圍內之既定波長域的曝光光線用的灰階遮罩中，鄰接於遮光部而被夾持的半透光部之寬度為6 μm以下的微細圖案時，能獲得本發明的效果，特別是在上述半透光部之寬度為1~4 μm時能顯著地獲得本發明的效果。

接著，參照第6圖以及第7圖，說明上述的灰階遮罩之製造方法的－實施例。

第6圖以及第7圖係分別用於說明本發明之灰階遮罩的製造步驟的截面圖以及平面圖。

使用的遮罩基底(mask blank)係在透明基板34上形成遮光膜35(參照第6(a)圖)。遮光膜35的材質係使用Cr及其化合物的複合膜。

首先，在此遮罩基底之遮光膜35上塗佈光阻以形成光阻膜。在描繪時，通常使用電子線或者光(短波長光)的情況佔多數，但本實施例中則使用雷射光。因此，使用正型光阻作為上述光阻。然後，對光阻膜描繪既定的圖案(如同形成與遮光部對應之光阻圖案的圖案)，描繪之後進行顯影，藉以形成與遮光部對應的光阻圖案37a(參照第6(b)圖)。第7(a)圖就是以平面圖來表示此狀態者。

接著，將上述光阻圖案37a作為蝕刻遮罩，蝕刻遮光膜35以形成遮光膜圖案35a。因為在本實施例中，在遮光膜上使用Cr及其化合物的複合膜，所以作為蝕刻手段，乾式蝕刻或濕式蝕刻的任一者皆可。在本實施例中利用濕式蝕刻。

除去殘存的光阻圖案37a之後(參照第6(c)圖)，在基板的全面上形成半透光膜36(參照第6(d)圖)。半透光膜36係因為相對於透明基板34之曝光光線的透過量，具有50~20%左右的透過量，在本實施例中，採用以測鍍成膜而形成之Cr氧化物(透過率40%)來作為半透光膜36。

接著，在上述半透光膜36上形成和前述相同的光阻膜，進行第2次的描繪。第2次描繪中，描繪既定的圖案，以形成半透光部33之與半透光膜形成部33a對應的光阻圖案。描繪後，藉由進行顯影，形成與半透光膜形成部33a對應之光阻圖案37b(參照第6(e)圖)。

接著，將上述光阻圖案37b作為蝕刻遮罩，蝕刻半透光膜36，以形成構成半透光膜形成部33a的半透光膜圖案36a。在本實施例中，作為此情況下的蝕刻手段，在半透光膜36和遮光膜35之間利用可獲得高蝕刻選擇性的乾式蝕刻。

然後，除去殘存的光阻圖案37b，灰階遮罩30(參照第6(f)圖)完成。第7(b)圖係以平面圖來表示此狀態。

此外，本發明之灰階遮罩的製造方法並非被侷限於上述實施例。在上述實施例中，使用在透明基板上形成遮光膜的遮罩基底，在製造步驟之途中進行半透光膜的成膜，但例如，也能使用在透明基板上依序形成半透光膜和遮光膜之遮罩基底來製造。此情況下的遮光部係由半透光膜和遮光膜之積層膜所構成。

明瞭若藉由本發明，除了上述說明的效果以外，相較於以往之經形成由遮光膜所形成的微細圖案的半透光部(微細圖案型的灰階遮罩)，在本發明中，半透光部的圖案(以半透光膜所形成的半透光膜形成部)被容許之線寬範圍寬廣，遮罩製作時的線寬管理容易。因此，在量產上有很大的優點。

另外，藉由本發明，因為不需要在元件製造時準備極端高解析度(光NA)的曝光機，即使使用現行的曝光機，也能充分應付TFT通道部的微細化，所以在元件製造方面是很大的優點。

1‧‧‧玻璃基板

2‧‧‧閘極

3‧‧‧閘絕緣膜

4‧‧‧第1半導體膜

5‧‧‧第2半導體膜

6‧‧‧源極汲極用金屬膜

6a、6b‧‧‧源極/汲極

7‧‧‧正型光阻膜

7a‧‧‧第1光阻圖案

7b‧‧‧第2光阻圖案

10‧‧‧灰階遮罩

11、11a、11b‧‧‧遮光部

12‧‧‧透光部

13‧‧‧半透光部

13a‧‧‧遮光圖案

13b‧‧‧透過部

20‧‧‧灰階遮罩

21‧‧‧遮光部

22‧‧‧透光部

23‧‧‧半透光部

24‧‧‧透明基板

25‧‧‧遮光膜

26‧‧‧半透光膜

30‧‧‧灰階遮罩

31‧‧‧遮光部

32‧‧‧透光部

33‧‧‧半透光部

33a‧‧‧半透光膜形成部

33b、33c‧‧‧透光縫隙部

34‧‧‧透明基板

35‧‧‧遮光膜

35a‧‧‧遮光膜圖案

36‧‧‧半透光膜

36a‧‧‧半透光膜圖案

37a、37b‧‧‧光阻圖案

40‧‧‧被轉印體

41‧‧‧基板

42A、42B‧‧‧膜

43‧‧‧光阻圖案

第1圖係表示本發明之灰階遮罩的一實施形態，第1(a) 圖係平面圖，而第1(b)圖係沿著第1(a)圖之L－L線的側截面圖。

第2圖係用於說明使用本發明之灰階遮罩的圖案轉印方法之截面圖。

第3圖係本發明之灰階遮罩針對半透光部分之波長365nm~436nm的光透過強度分佈曲線。

第4圖係本發明之灰階遮罩針對半透光部分之波長365nm~436nm的光透過強度分佈曲線。

第5圖係以往之半色調膜型之灰階遮罩的半透光部針對波長365nm~436nm的光透過強度分佈曲線。

第6(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖係表示本發明之灰階遮罩的製造步驟之一例的截面圖。

第7(a)(b)圖係用於說明本發明之灰階遮罩的製造步驟之平面圖。

第8(1)(2)(3)圖係表示使用灰階遮罩之TFT基板的製造步驟之概略截面圖。

第9(1)(2)(3)圖係表示使用灰階遮罩之TFT基板的製造步驟(第8圖的製造步驟的後續)之概略截面圖。

第10圖係表示以往之微細圖案型的灰階遮罩之一例的平面圖。

第11圖係表示以往之半色調膜型的灰階遮罩，第11(a)圖係平面圖，而第11(b)圖係沿著第11(a)圖之L－L線的側截面圖。

第12圖係以往之半色調膜型之灰階遮罩的半透光部針對波長365nm~436nm的光透過強度分佈曲線。

第13圖係以往之半色調膜型之灰階遮罩的半透光部針對波長365nm~436nm的光透過強度分佈曲線。