TWI402611B - 灰階光罩之製造方法及灰階光罩、以及圖案轉印方法 - Google Patents

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Description

灰階光罩之製造方法及灰階光罩、以及圖案轉印方法
本發明係關於，在被轉印體上的光阻，利用光罩，形成具有不同阻劑膜厚部分的轉印圖案的圖案轉印方法、該圖案轉印方法中使用的灰階光罩及其製造方法。
目前，在液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display：以下稱之為LCD)的領域中，薄膜電晶體液晶顯示裝置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下稱之為TFT-LCD)相較於CRT(陰極線管)，具有容易形成為薄型且消耗電力較低的優點，因此商品化目前正急速發展中。TFT-LCD係具有具備在配列成矩陣狀的各像素中配列有TFT之構造的TFT基板及與各像素相對應，配列有紅、綠及藍之像素圖案的彩色濾光片在介有液晶相之下方疊合的概略構造。TFT-LCD之製造步驟數很多，光是TFT基板即使用了5至6片光罩來製造。在如上所示之狀況下，藉由使用具有遮光部、透光部及半透光部的光罩(稱為灰階光罩)，以刪減在製造TFT基板時所利用的光罩片數的方法已被提出(例如專利文獻1：日本特開2005-37933號公報)。在此，所謂半透光部係指當使用光罩而將圖案轉印在被轉印體時，使所透過的曝光光的透過率減低預定量，以控制被轉印體上之光阻膜在顯影後的殘膜量(殘膜值)的部分。
在此，所謂灰階光罩係指具有：在透明基板上暴露的透光部；在透明基板上形成有用以將曝光光遮光之遮光膜的遮光部；及在透明基板上形成有遮光膜或半透光膜，而將透明基板的光透過率設為100%時，使透過光量減低而使預定量的光透過的半透光部(以下亦稱之為灰階部)者。以如上所示之灰階光罩而言，係以形成具有預定光透過率之半透光膜者作為半透光部者，或者在遮光膜或半透光膜在曝光條件下形成解析界限以下之微細圖案者，或者形成有具有預定光透過率的半透光膜者。
第1圖係用以說明利用灰階光罩之圖案轉印方法的剖面圖。第1圖所示之灰階光罩20係用以在被轉印體30上形成膜厚呈階段性不同的阻劑圖案33者。其中，在第1圖中，元件符號32A、32B係表示在被轉印體30中疊層在基板31上的膜。
第1圖所示之灰階光罩20係具有：使用該灰階光罩20時使曝光光遮光(透過率大致為0%)的遮光部21；在透明基板24表面上暴露且使曝光光透過的透光部22；及當將透光部22的曝光光透過率設為100%時，使透過率減低為10至80%左右的半透光部23。第1圖所示之具半透光部23係由形成在透明基板24上之具光半透過性的半透光膜26所構成，但是亦可以當使用光罩時之曝光條件下超過解析界限之微細圖案之形成而構成。遮光部21在此係在半透光膜26上疊層遮光膜25而構成。
當使用如上所述之灰階光罩20時，在遮光部21曝光光實質上不會透過，在半透光部23則係將曝光光減低。因此，塗佈在被轉印體30上的阻劑膜(正型光阻膜)可以在轉印後，經過顯影時，膜厚在與遮光部21相對應的部分變厚，膜厚在與半透光部23相對應的部分變薄，在與透光部22相對應的部分並不存在膜(實質上未產生殘膜)的方式，形成膜厚呈階段性不同(亦即具有段差)的阻劑圖案33。
接著，在第1圖所示之阻劑圖案33之不存在膜的部分，對被轉印體30中之例如膜32A及32B實施第1蝕刻，藉由灰化(ashing)等將阻劑圖案33之膜厚較薄部分去除，且在該部分，對被轉印體30中之例如膜32B實施第2蝕刻。如此一來，使用1片灰階光罩20，在被轉印體30上形成膜厚呈階段性不同的阻劑圖案33，藉此實施習知之光罩2片份的步驟，而刪減光罩片數。
如上所示之光罩適用於製造顯示裝置，尤其液晶顯示裝置的薄膜電晶體係極為有效。例如，可藉由遮光部21形成源極、汲極部，藉由半透光部23形成通道部。
但是，一般在使用光罩而曝光在被轉印體時，係必須考慮到因曝光光的反射所造成的不良影響。例如，曝光光在透過光罩後在被轉印體表面反射，在光罩表面(圖案形成面)或背面反射，而再次被照射在被轉印體，或曝光光在曝光機內的任何部位中反射，其在光罩表面反射，而產生照射在被轉印體上等的雜散光時，在被轉印體會產生非本意的映入，而妨礙正確的圖案轉印。因此，在曝光機的光學系統一般係會施行曝光時的雜散光對策。此外，在曝光機係設有基準，例如光罩對曝光光的表面反射率若為10±5%，則可在不會有雜散光的影響的情形下進行轉印。此外，在二元式光罩(binary mask)等光罩中，亦藉由施行在作為最上層的遮光膜設置反射防止膜等之反射防止措施，而可使用十分充足使上述表面反射率15%以下之基準的光罩。
另一方面，在被轉印體上形成具有膜厚呈階段性或連續性不同的部分的阻劑圖案的目的之下，如上所述已知一種灰階光罩係就圖案上的特定部位選擇性地減低曝光光的透過率，而可控制曝光光之透過的光罩。在如此之灰階光罩中，已知在一種使曝光光之一部分透過的半透光部中使用半透光膜。在該半透光部中使用半透光膜的灰階光罩中，係形成在光罩的圖案構成，使該半透光膜在光罩的最上層露出。該半透光膜基於在所希望的透過率範圍內透過曝光光的必要性，無法適用直接層積如上述之二元式光罩之類的反射防止膜。此外，在使用半透光膜的灰階光罩中，亦有半透光部對曝光光的表面反射率係依其組成及膜厚，無法避免超過10%的情形。
相反地，使用如上所示之灰階光罩，在被轉印體進行圖案轉印時，以被轉印體上之阻劑而言，相較於一般的二元式光罩(亦即不存在半透光部)等光罩，使用敏感度的曝光光量依存性較小、或顯影特性之曝光光量依存性較低者，藉此較為容易將阻劑的殘膜量控制在所希望的範圍內。在如上所示之阻劑中，由於對該光量的光感度的變化較小，因此使因曝光時之雜散光對圖案之映入的影響係比較小。因此，發明人發現到如此之灰階光罩中的反射特性係有必要以有別於上述二元式光罩的觀點來進行檢討。
如上所述雖半透光膜對曝光光的表面反射率所造成之雜散光的影響係小，但是表面反射率在製造灰階光罩的階段中，對用於圖案化之描繪光極為重要。原因是當藉由描繪光，將圖案描繪在形成於半透光膜上的阻劑膜時，若半透光膜表面的表面反射率過高時，無法正確地描繪圖案的尺寸。
尤其在灰階光罩之製造步驟中，通常係必須進行2次以上的描繪步驟。例如，為了形成透光部、遮光部與半透光部(在此係1種類之半透光部)，必須對遮光膜與半透光膜分別施行預定的圖案化，因此必須進行使用光阻的2次微影步驟。使用具有2種以上之透過率的半透光膜的多階(multitone)光罩時，亦會有更加增加描繪次數的情形。
即使複數次描繪中的描繪能量(用量)為相同，若作為描繪對象的膜的表面反射率不同，則會有在線寬(CD)產生不均一之虞。例如，當半透光膜對描繪光的表面反射率較大，則在對形成於半透光膜上的阻劑膜進行圖案描繪時，容易在灰階光罩基底的阻劑膜內產生因描繪光而引起的定波，因此，對表面反射率不同之膜的描繪在定波之產生容易度產生差異，而在圖案的剖面形狀產生差異。此外，當對灰階光罩基底進行圖案描繪時，當在阻劑膜及位於其下層的半透光膜的界面中，描繪光的反射光量較大時，其部位附近之阻劑的曝光量會變大，結果線寬會變大。在對表面反射率不同之膜的描繪中，如上所示之影響的呈現方式的程度亦不同。
因此，考慮按照膜的表面反射率，來變更描繪時的能量。但是，在灰階光罩中，係按照其用途，求取各種透過率者，因此其膜組成複雜，對於該等組成求取最適合之描繪條件而設定描繪條件乃明顯繁雜而沒有效率。
例如，在液晶顯示裝置製造用灰階光罩中，係大部分以圖案線寬(以下簡稱為CD)變動為±0.35μm以下作為標準規格，但是尤其在薄膜電晶體之通道部等部位中，對應該圖案的微細化，使CD變動達成±0.20μm左右乃係實質上所需求的。尤其在薄膜電晶體製造用之灰階光罩中，在通道部的線寬未達2μm的情形下，係需要如上所示之嚴謹的規格。
本發明係鑑於上述習知的情形而研創者，其目的為首先提供在製作灰階光罩時，可減低上述CD變動的灰階光罩之製造方法及灰階光罩。
本發明之目的進一步提供使用如上所示之灰階光罩，可在被轉印體上形成高精度之轉印圖案的圖案轉印方法。
為了解決上述課題，本發明係具有以下構成。
(構成1)
一種灰階光罩之製造方法，係具有透光部、遮光部及使曝光光之一部分透過的半透光部的灰階光罩之製造方法在該灰階光罩係依部位選擇性地減低曝光光對被轉印體的照射量，在被轉印體上的光阻形成包含部分殘膜值不同的所希望的轉印圖案，其特徵為：在透明基板上依序備妥具有半透光膜與遮光膜的灰階光罩基底，在該灰階光罩基底施行第1圖案化，在包含經圖案化的遮光膜及所露出的半透光膜的透明基板全面形成阻劑膜之後施行第2圖案化，藉此在該半透光膜與該遮光膜分別施行預定的圖案化而形成為灰階光罩，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為35%以下。
(構成2)
一種灰階光罩之製造方法，係具有透光部、遮光部及使曝光光之一部分透過的半透光部的灰階光罩之製造方法，在該灰階光罩係依部位選擇性地減低曝光光對被轉印體的照射量，在被轉印體上的光阻形成包含部分殘膜值不同的所希望的轉印圖案，其特徵為：在透明基板上將形成有遮光膜的灰階光罩基底施行第1圖案化，在包含經圖案化之遮光膜的透明基板全面形成半透光膜，在形成該半透光膜之後施行第2圖案化，藉此在該半透光膜與該遮光膜分別施行預定的圖案化而形成為灰階光罩，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為35%以下。
(構成3)
如構成1或2之灰階光罩之製造方法，其中，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為20%以下。
(構成4)
如構成1至3中任一者之灰階光罩之製造方法，其中，前述半透光膜係以對應使用前述灰階光罩時所適用的曝光光的表面反射率為10%以上的方式作調整。
(構成5)
如構成1至4中任一者之灰階光罩之製造方法，其中，前述半透光膜之對前述第2圖案化時之描繪光的表面反射率係以成為45%以下的方式作調整。
(構成6)
如構成5之灰階光罩之製造方法，其中，前述半透光膜之對前述第2圖案化時之描繪光的表面反射率係以成為30%以下的方式作調整。
(構成7)
如構成1至6中任一者之灰階光罩之製造方法，其中，在前述半透光膜與前述遮光膜分別進行圖案化時，對於阻劑膜所使用的描繪光均為具300nm至450nm之範圍內之預定波長的光。
(構成8)
如構成1至7中任一者之灰階光罩之製造方法，其中，前述遮光膜係藉由層積組成不同的膜所成者，或在膜厚方向形成組成傾斜者。
(構成9)
如構成1至8中任一者之灰階光罩之製造方法，其中，前述灰階光罩係針對包含365nm至436nm之範圍之預定區域的曝光光所使用者。
(構成10)
一種灰階光罩，其特徵為：藉由構成1至9中任一者之灰階光罩之製造方法所製造。
(構成11)
如構成10之灰階光罩，其中，對於預定線寬的線寬偏差為±0.35μm以內。
(構成12)
如構成11之灰階光罩，其中，對於預定線寬的線寬偏差為±0.20μm以內。
(構成13)
一種圖案轉印方法，其特徵為：具有使用藉由構成1至9中任一者之製造方法所得之灰階光罩，或使用構成10至12中任一者之灰階光罩，對被轉印體照射曝光光的曝光步驟，在被轉印體上形成包含部分之殘膜值不同的預定的轉印阻劑圖案。
在本發明之灰階光罩之製造方法中，係在透明基板上依序備妥具有半透光膜與遮光膜的灰階光罩基底，在該灰階光罩基底施行第1圖案化，在包含經圖案化的遮光膜及所露出的半透光膜的基板全面形成阻劑膜之後施行第2圖案化，藉此在該半透光膜與該遮光膜分別施行預定的圖案化而形成為灰階光罩，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為35%以下。
此外，在本發明之灰階光罩之製造方法中，係在透明基板上將形成有遮光膜的灰階光罩基底施行第1圖案化，在包含經圖案化之遮光膜的透明基板全面形成半透光膜，在形成該半透光膜之後施行第2圖案化，藉此在該半透光膜與該遮光膜分別施行預定的圖案化而形成為灰階光罩，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為35%以下。
藉此，可提高製作光罩時之第1與第2圖案化的線寬精度，可滿足嚴謹的CD規格。
此外，使用所得的灰階光罩，對被轉印體進行圖案轉印，藉此可提供線寬精度高的電子元件。
以下根據圖示，說明用以實施本發明之最佳形態。
(第1實施形態)
第2圖係顯示本發明第1實施形態之灰階光罩之製造步驟的剖面圖。在第1實施形態中，係製作具備有遮光部、透光部、及半透光部的TFT基板製造用灰階光罩。
第1實施形態所使用的灰階光罩基底係在透明基板24上依序形成有：例如含有鉬矽化物的半透光膜26、及例如以鉻Cr為主成分的遮光膜25，在其上塗佈阻劑而形成阻劑膜27(參照第2圖(a))。以遮光膜25的材質而言，除了上述以Cr為主成分的材料之外，列舉有Si、W、Al等。在第1實施形態中，遮光部的透過率係藉由層積上述遮光膜25與後述的半透光膜26而決定，藉由選定各自的膜材質與膜厚，總和而言設定為光學濃度3.0以上。
首先進行第1次描繪。在描繪時，通常大部分係使用電子線或光(短波長光)，但是在第1實施形態中係使用雷射光(300至450nm之範圍內的預定波長光，例如413nm或355nm等)。以上述阻劑而言係使用正型光阻。對於遮光膜25上的阻劑膜27描繪預定的元件圖案(如在與遮光部相對應的區域形成之阻劑圖案的圖案)，在描繪後進行顯影，藉此形成與遮光部的區域相對應的阻劑圖案27(參照第2圖(b))。
接著，將上述阻劑圖案27作為蝕刻光罩，將遮光膜25進行蝕刻而形成遮光膜圖案25，使半透光部及透光部頒域上的半透光膜26露出。當使用以鉻為主成分的遮光膜25時，以蝕刻手段而言，可使用乾式蝕刻或濕式蝕刻之任一者，但在第1實施形態中係利用濕式蝕刻。所殘留的阻劑圖案係予以去除(參照第2圖(c))。
接著，在包含上述遮光膜圖案25及所露出之半透光膜26的基板上全面形成與前述相同的阻劑膜，進行第2次描繪。在第2次描繪中係以在遮光部及半透光部上形成有阻劑圖案的方式描繪預定圖案。描繪後，藉由進行顯影，在與遮光部及半透光部相對應的區域上形成阻劑圖案28(參照第2圖(d))。
接著，將上述阻劑圖案28作為蝕刻光罩而將所露出的透光部區域上的半透光膜26進行蝕刻，而形成透光部(參照第2圖(e))。接著，將所殘留的阻劑圖案去除，完成在透明基板24上具有由半透光膜26與遮光膜25的層積膜所構成的遮光部21、露出透明基板24的透光部22及由半透光膜26所構成的半透光部23的灰階光罩(參照第2圖(f))。
藉由以上之第1實施形態所得之可精度佳地形成光罩圖案之線寬CD且可減低圖案轉印時之雜散光之影響的上述灰階光罩，使用該灰階光罩對第1圖所示之被轉印體30進行圖案轉印，藉此可在被轉印體上形成高精度的轉印圖案(阻劑圖案33)。
其中，第1圖及第2圖所示之遮光部21、透光部22、及半透光部23的圖案形狀僅為具代表性之一例，當然並非將本發明限定於此。
如上所述，在第1實施形態中係使用在透明基板24上依序具有半透光膜26及遮光膜25的灰階光罩基底(第2圖(a))。上述灰階光罩基底(第2圖(a))中的半透光膜26係具有曝光光對透明基板24之透過率為10至80%左右者，以形成且20至60%的透過率為佳。
以上述半透光膜26之材質而言，係列舉鉻化合物、Mo化合物、Si、W、Al等。以鉻化合物而言，係有氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)、氮氧化鉻(CrOxN)、氟化鉻(CrFx)、或在該等含有碳或氫者，以Mo化合物而言，除了MoSix以外，另外含有MoSi之氮化物、氧化物、氮氧化物、碳化物等。此外，所形成之光罩上的半透光部23的曝光光透過率係藉由上述半透光膜26的膜材質與膜厚之選定而設定。在此係在第2圖(c)中，將半透光膜26上的遮光膜25進行蝕刻，因此最好使半透光膜26與遮光膜25具有對蝕刻劑的蝕刻選擇性較為有利。因此，在半透光膜26使用的素材係以Mo化合物為佳而採用MoSix(透過率50%)。
此外，遮光膜25的素材係採用以Cr為主成分者。在此，遮光膜25係以在膜厚方向之組成為不同者為佳。例如可適用在由金屬鉻所構成的層上層積有氧化鉻(CrOx)者，或在由金屬鉻所構成的層層積有氮氧化鉻(CrOxNy)者，或在由氮化鉻(CrNx)所構成的層層積有金屬鉻、氧化鉻(CrOx)者等。在此，層積可為具有明確交界的層積，或者亦包含不具有明確交界之藉由組成傾斜而成者。藉由調整該組成及膜厚，可減低對描繪光的表面反射率。遮光膜25對描繪光的表面反射率係可形成為10至15%左右。其中，以如上所示之遮光膜而言，亦可適用施行有對曝光光之反射防止功能之周知的遮光膜。
在第1實施形態中，上述半透光膜26之半透光膜26對描繪光的表面反射率RF26 (%)相對於遮光膜25對描繪光的表面反射率RF25 (%)，使其差為35%以下(RF25 -RF26 ≦35%)。其中，在此適用的描繪光係可適用300至450nm的預定波長，最好使用適合此條件的光阻。
此外，在此半透光膜26對描繪光的表面反射率係以在面內為45%以下的方式作調整為佳，以為30%以下的方式作調整為特佳。
使用如上所示之灰階光罩基底，按照上述第2圖的步驟來製造灰階光罩，藉此使光罩上的圖案的CD不會因二次描繪而過度地不均一，而可形成在容許範圍內。尤其在包含微細圖案化的TFT通道部製造用光罩中，係使遮光膜25對描繪光的表面反射率RF25 與半透光膜26的表面反射率RF26 的差為20%以下(RF25 -RF26 ≦20%)為佳。
藉此，可能地減低因膜對描繪光的反射率的不同所造成之CD變動的影響，其結果可將光罩圖案的CD正確重現為所希望值，而使圖案微細化之要求所對應預定的標準規格之達成變得容易。此外，使用所得的灰階光罩而對被轉印體進行圖案轉印時，亦可能地減低因曝光光的反射所造成之雜散光的影響。
(第2實施形態)
第3圖係顯示第2實施形態之灰階光罩之製造步驟的剖面圖。在第2實施形態中亦製作具備有遮光部、透光部、及半透光部的TFT基板製造用灰階光罩。
所使用的光罩基底係在透明基板24上形成以例如鉻Cr為主成分的遮光膜25，在其上塗佈阻劑而形成有阻劑膜27(參照第3圖(a))。以遮光膜25的材質而言，除了以上述Cr為主成分的材料以外，列舉Si、W、Al等。在第2實施形態中，遮光部的透過率係藉由層積上述遮光膜25與後述的半透光膜而決定，藉由選定各自的膜材質與膜厚，總和而言設定為光學濃度3.0以上。
其中，在第2實施形態中，如以下說明所示，在形成上述遮光膜25的圖案之後，在包含該遮光膜圖案的基板全面形成半透光膜。
首先進行第1次描繪。以上述阻劑而言係使用正型光阻。接著，對阻劑膜27描繪預定的元件圖案(如形成與遮光部及透光部的區域相對應的阻劑圖案的圖案)。
在描繪後藉由進行顯影，形成與遮光部及透光部相對應的阻劑圖案27(參照第3圖(b))。
接著，以上述阻劑圖案27為蝕刻光罩，將遮光膜25進行蝕刻而形成遮光膜圖案。當使用以鉻為主成分的遮光膜25時，以蝕刻手段而言，可為乾式蝕刻或濕式蝕刻之任一者，但在第2實施形態中係利用濕式蝕刻。
在將所殘留的阻劑圖案去除之後(參照第3圖(c))，在透明基板24上之包含遮光膜圖案25的全面形成半透光膜26(參照第3圖(d))。半透光膜26係具有對透明基板24之曝光光之透過率為10至80%左右的透過率，以具有20至60%之透過率者為更佳。在第2實施形態中係採用藉由濺鍍成膜所得之含有氧化鉻的半透光膜(曝光光透過率40%)。
在此，上述遮光膜25係與第1實施形態相同，可適用施行有減低表面反射率之措施者。此外，上述半透光膜26係以半透光膜26對描繪光的表面反射率RF26 (%)相對於遮光膜25對描繪光的表面反射率RF25 (%)之差為35%以下的方式作調整(RF25 -RF26 ≦35%)。此外，半透光膜26對描繪光的表面反射率係以在面內為45%以下的方式作調整。
接著，在上述灰階光罩基底的半透光膜26上形成與前述相同的阻劑膜，進行第2次描繪。在第2次描繪中，係以在遮光部及半透光部上形成有阻劑圖案的方式描繪預定圖案。在描繪後，藉由進行顯影，在與遮光部及半透光部相對應的區域形成阻劑圖案28(參照第3圖(e))。其中，在此之描繪光而言，係可使用與上述第1次描繪相同者。
其中，在本發明中，當在上述第1次描繪與第2次描繪時使用波長不同的描繪光時，上述遮光膜25對第1次描繪所使用的描繪光的表面反射率與上述半透光膜26對第2次描繪所使用的描繪光的表面反射率的差調整為35%以下即可。
接著，以上述阻劑圖案28為蝕刻光罩，將所露出的半透光膜26與遮光膜25的層積膜進行蝕刻而形成透光部。以此時的蝕刻手段而言，在第2實施形態中係利用濕式蝕刻。接著，將殘留的阻劑圖案去除，完成在透明基板24上具有由遮光膜25與半透光膜26的層積膜所構成的遮光部21、露出透明基板24的透光部22、及由半透光膜26所構成的半透光部23的灰階光罩(參照第2圖(f))。
但是，在上述第1及第2實施形態中，藉由本發明人的檢討，在一般所使用的光罩中，對描繪光的表面反射率對線寬CD所造成的影響係如以下所示。
在第4圖顯示對應表面反射率之線寬CD的變動傾向。以上述圖案化所使用之描繪光而言，係使用300至450nm的雷射光，例如適用413nm的波長。在第4圖中係與其近似而使用436nm的波長。使用其波長，就表面反射率的容許範圍，以表面反射率與線寬的關係進行驗證。
第4圖係顯示作為描繪對象的光罩基底的表面反射率與對應之圖案之CD的關係。在此係在藉由Cr所得的遮光膜上塗佈阻劑，藉由雷射描繪進行實驗，但是該膜亦可以其他材料形成。隨著表面反射率的增加，所形成之圖案的CD會有變粗的傾向。若由第4圖進行換算，可知以表面反射率1%的變動，線寬係變動10nm。
在薄膜電晶體製造用光罩中，係求取±0.35μm的CD精度。因此，透過複數次的曝光步驟之對曝光光之表面反射率的變動，必須為±35%以內。在具有更為嚴謹之微細圖案的TFT製造用的通道部中，由於求取±0.20μm的CD精度，因此表面反射率的變動係應該以不會超過±20%者形成。
若使用未符合如上所示之要件的灰階光罩，會在藉由第一次與第二次的微影步驟所得之CD產生變動，在第二次(對半透光膜上之阻劑的描繪)時，會產生描繪能量變得過大的傾向。
此外，在既有之二元式光罩中，由於由Cr所得之遮光膜的表面反射率為10至12%左右，因此上述變動所容許的最大反射率為45%以內，更為嚴謹的規格為30%以內。因此，關於半透光膜，因表面反射率的變動所造成之最大的表面反射率必須在45%以內，更嚴謹而言必須在30%以內。換言之，若使用如上所調整的半透光部的半透光膜，轉印圖案的精度可成為滿足市場需求者。
上述遮光膜及半透光膜係可藉由濺鍍法等周知的手段而形成。
在本發明之灰階光罩基底中，係藉由將滿足上述表面反射率的膜進行成膜，退一步檢查所成膜者，並加以選擇，而可僅使用具有充分之轉印精度的光罩基底。半透光膜對描繪光的表面反射率係以不會超過45%的方式進行設計。其中，膜之表面反射率的下限係最好相對於曝光光為10%以上。此係基於有時會在曝光機(光罩對準器)上投入光罩時，為了檢測其存在或其位置，而使用照射在膜之主表面之光的反射光之故。藉此可使用已露出半透光膜的部分，進行光罩的確認及位置確認。
為了使表面反射率在上述範圍內，可對藉由因半透光膜的組成所引起的折射率n及膜厚進行設計。此外，半透光部之曝光光的透過率必須為10至80%，20至60%的範圍內為佳，因此可考量該等參數，藉由周知的膜設計方法而進行設計。
此外，本發明之半透光膜係即使在其表面反射率稍微變動(但是不會超過上述變動範圍)，亦以不會超過45%者為佳。因此，必須檢查光罩基底。在檢查表面反射率時，係使用反射率測定器，在面內的複數個部位，測定照射相當於描繪光之光時的表面反射率，使用經確認使上述基準充足者。
在第5圖顯示第2實施形態所記載之半透光部的曝光光透過率40%、對描繪光的表面反射率21.4%(面內最大表面反射率未達45%)之光罩基底的實施例。第5圖係顯示藉由濺鍍所得之成膜時間、藉由奧杰(Auger)電子分光法所得之半透光膜的組成剖面(膜厚方向的組成)者。以半透光膜而言，係使用氧化鉻。在此，遮光部對描繪光的反射率為13%，因此遮光部與半透光部對描繪光的表面反射率的差係未達10%，可提供良好的CD穩定性。
使用由以上實施形態所得，使用精度佳地形成光罩圖案的CD，而且可減低圖案轉印時之雜散光的影響的上述灰階光罩，對第1圖所示之被轉印體30進行圖案轉印，藉此可在被轉印體上形成高精度的轉印圖案(阻劑圖案33)。
如上所述，本發明之灰階光罩適用於薄膜電晶體(TFT)製造用光罩係極為有效。尤其通道部的線寬係隨著TFT的動作高速化與小型化，有愈加變小的傾向，因此在如上所示之情形下，有進行描繪圖案之正確轉印之必須。因此，顯著地呈現本發明的效果。
其中，本發明之灰階光罩並非僅為具有一種半透光部者，亦包括為具有複數個曝光光透過率的多階(multitone)光罩者，更包含供如上所示之光罩之製造所用的灰階光罩基底。
20．．．灰階光罩
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
27．．．阻劑膜
28．．．阻劑圖案
30．．．被轉印體
31．．．基板
32A、32B．．．膜
33．．．阻劑圖案
第1圖係用以說明使用灰階光罩之圖案轉印方法的剖面圖。
第2圖係顯示本發明第1實施形態之灰階光罩之製造步驟的剖面圖。
第3圖係顯示本發明第2實施形態之灰階光罩之製造步驟的剖面圖。
第4圖係顯示表面反射率與CD(線寬)之相關的曲線圖。
第5圖係本發明第2實施形態所示之灰階光罩之半透光膜的線圖(profile)。
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
27．．．阻劑膜
28．．．阻劑圖案

Claims (15)

  1. 一種灰階光罩之製造方法，係具有透光部、遮光部及使曝光光之一部分透過的半透光部的灰階光罩之製造方法，在該灰階光罩係依部位選擇性地減低曝光光對被轉印體的照射量，在被轉印體上的光阻形成包含部分殘膜值不同的所希望的轉印圖案，其特徵為：在透明基板上依序備妥具有半透光膜與遮光膜的灰階光罩基底，在該灰階光罩基底施行第1圖案化，在包含經圖案化的遮光膜及所露出的半透光膜的透明基板全面形成阻劑膜之後施行第2圖案化，藉此在該半透光膜與該遮光膜分別施行預定的圖案化而形成為灰階光罩，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為35%以下。
  2. 一種灰階光罩之製造方法，係具有透光部、遮光部及使曝光光之一部分透過的半透光部的灰階光罩之製造方法，在該灰階光罩係依部位選擇性地減低曝光光對被轉印體的照射量，在被轉印體上的光阻形成包含部分殘膜值不同的所希望的轉印圖案，其特徵為：在透明基板上將形成有遮光膜的灰階光罩基底施行第1圖案化，在包含經圖案化之遮光膜的透明基板全面形成半透光膜，在形成該半透光膜之後施行第2圖案化，藉此在該半透光膜與該遮光膜分別施行預定的圖案化而形成為灰階光罩，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為35%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法，其中，前述第1圖案化時之前述遮光膜對描繪光的表面反射率與前述第2圖案化時之前述半透光膜對描繪光的表面反射率的差被調整為20%以下。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法，其中，前述半透光膜係以對應使用前述灰階光罩時所適用的曝光光的表面反射率為10%以上的方式作調整。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法，其中，前述半透光膜之對前述第2圖案化時之描繪光的表面反射率係以成為45%以下的方式作調整。
  6. 如申請專利範圍第5項之灰階光罩之製造方法，其中，前述半透光膜之對前述第2圖案化時之描繪光的表面反射率係以成為30%以下的方式作調整。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法，其中，在前述半透光膜與前述遮光膜分別進行圖案化時，對於阻劑膜所使用的描繪光均為具300nm至450nm之範圍內之預定波長的光。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法，其中，前述遮光膜係藉由層積組成不同的膜所成者，或在膜厚方向形成組成傾斜者。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法，其中，前述灰階光罩係針對包含365nm至436nm之範圍之預定區域的曝光光所使用者。
  10. 一種灰階光罩，其特徵為：藉由申請專利範圍第1項或第2項之灰階光罩之製造方法所製造。
  11. 如申請專利範圍第10項之灰階光罩，其中，對於預定線寬的線寬偏差為±0.35μm以內。
  12. 如申請專利範圍第11項之灰階光罩，其中，對於預定線寬的線寬偏差為±0.20μm以內。
  13. 一種圖案轉印方法，其特徵為：具有使用藉由申請專利範圍第1項或第2項之製造方法所得之灰階光罩，對被轉印體照射曝光光的曝光步驟，在被轉印體上形成包含殘膜值不同之部分的預定的轉印阻劑圖案。
  14. 一種圖案轉印方法，其特徵為：具有使用申請專利範圍第11項之灰階光罩，對被轉印體照射曝光光的曝光步驟，在被轉印體上形成包含部分之殘膜值不同的預定的轉印阻劑圖案。
  15. 一種圖案轉印方法，其特徵為：具有使用申請專利範圍第12項之灰階光罩，對被轉印體照射曝光光的曝光步驟，在被轉印體上形成包含部分之殘膜值不同的預定的轉印阻劑圖案。
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