TWI422963B - 多階調光罩及其製造方法、及圖案轉印方法 - Google Patents

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Description

多階調光罩及其製造方法、及圖案轉印方法
本發明係關於適合用於製造液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display：以下稱為LCD)等之多階調光罩及其製造方法、以及使用該光罩之圖案轉印方法者。
於LCD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)，相較於CRT(陰極射線管)，因為易作成薄型、消費電力低之優點，現在正急速地商品化中。TFT-LCD具有：將TFT配列於各像素(配列為矩陣狀)之構造的TFT基板、及對應於各像素而配列紅色、綠色及藍色像素圖案的彩色濾光片，在液晶相的居中存在下，予以貼合的概略構造。在TFT-LCD中，製造程序多，僅TFT基板便使用5~6片光罩來予以製造。在此種狀況下，提出使用4片光罩來進行TFT基板之製造的方法。
此方法，係指使用除了遮光部及透光部以外還有半透光部(灰階(gray tone)部)且被稱為多階調遮罩(或灰階遮罩)的光罩，而藉以減少使用遮罩片數者。在此，半透光部，係指在使用遮罩而將圖案轉印至被轉印體時，使透過的曝光光線之透過量減低預定量，而控制被轉印體上之光阻膜之顯影後的殘膜量的部分。
作為在此所使用之灰階遮罩，可由JP-A-2002-196474(專利文獻1)得知：半透光部，係以使用灰階遮罩之LCD用曝光機之解像界限以下之微細圖案所形成之構造者。又，過去已知有利用半透過性的半透光膜來形成半透光部之構造者。不論是何種構造者，因為能使在此半透光部之曝光量減少預定量來進行曝光，而能於被轉印體上，轉印阻劑殘膜值不同之兩個轉印圖案，所以可藉由1片灰階遮罩來實施過去兩片份光罩的製程，藉以於製造TFT-LCD等之電子裝置時，減少必須的遮罩片數。
又，JP-A-2007-249198(專利文獻2)中揭示一種4階調光罩之製造方法，係藉由微影製程，以較少的描繪次數，能製造除了遮光部及透光部以外還有各種不同光透過率之第1半透光部及第2半透光部的4階調光罩。
於專利文獻1所揭示之灰階遮罩，係具有遮光部、透光部及半透光部，使曝光光線透過率3階段地變化之3階調光罩。然而，由於半透光部係藉由遮光膜之圖案所形成，所以會對其灰階部之曝光光線透過率有限制。例如，對於能均勻地描繪、圖案化的線寬有限制，隨著線寬變小，其均勻性劣化，最後到達描繪界限。因此，即使打算形成較高透過率之灰階部，也無法進行企盼的描繪、圖案化，結果，有只能因應曝光條件來設計預定透過率以下者的麻煩。
又，依照上述專利文獻2所揭示之4階調光罩之製造方法的話，因為能於灰階部使用具有企盼透過率之半透光膜，所以只要選擇其素材及膜厚，便能比較自由地設計已具有企盼的複數透過率之灰階部。但是，隨著階調數增加，由於必須形成新膜，所以使成膜製程增加，而有伴隨其之缺陷發生機率上升之麻煩。再者，即使在使用半透光膜的情況，高透過率者會受限於素材，再者，一旦膜厚變成極薄時，膜厚的面內分布會劣化而伴隨其透過率分布也會劣化。
因此，於製作超過3階調之多階調遮罩中，問題點在於不增加成膜製程等，分別製作透過率不同的半透光部，進一步地，製作具有擁有較高透過率之半透光部之多階調遮罩。
本發明係鑑於上述過去情事所作成者，第1目的為提供：具有遮光部、透光部、半透光部，可作為從前之超過3階調之光罩而使用，擁有企盼的透過率之多階調光罩。
又，本發明之第2目的為提供：能藉由有效率且缺陷發生機率低之簡便製程而製造此種多階調光罩之多階調光罩的製造方法。
此外，本發明之第3目的為提供：使用上述多階調光罩之圖案轉印方法。
依照本發明之一態樣，能製得一種多階調光罩，其特徵為：於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案；前述遮光部係藉由至少於前述透明基板上所形成之遮光膜所形成；前述透光部係露出前述透明基板所形成；前述半透光部係至少具有：於前述透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部、及於前述透明基板上，形成具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案之第2半透光部；前述第2半透光部之微細圖案包含前述半透光膜之微細圖案、前述遮光膜之微細圖案、及未形成前述半透光膜及前述遮光膜之微細間隙。
上述多階調光罩，具有於透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部。進一步地，亦具備：包含半透光膜之微細圖案、遮光膜之微細圖案及未形成膜且露出基板表面之微細間隙；形成具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案之第2半透光部。即，相對於第1半透光部係藉由不具有微細圖案之半透光膜而形成，第2半透光部係具有微細圖案而形成。在此，所謂「具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案」，係指半透光膜部分之線寬，或遮光膜部分之線寬，或是，經形成於半透光膜或遮光膜圖案間之間隙(間隔(space))部分之線寬之任一者為曝光條件下之解像界限以下之尺寸。亦即，藉由半透光膜所形成之圖案或藉由遮光膜所形成之圖案，具有其圖案形狀無法被解像程度之微細線寬或間隔寬度。較佳為，希望在第2半透光部中，半透光膜之微細圖案、遮光膜之微細圖案、微細間隙之線寬之任一者，在曝光條件下，為解像界限以下。
於上述多階調光罩中，前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜可為由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成者。
於上述多階調光罩中，前述遮光部係至少積層前述半透光膜及前述遮光膜而形成，在前述半透光膜及前述遮光膜之間，可具有蝕刻阻擋膜(etching stopper film)。
依照本發明之另一態樣，能製得一種多階調光罩，其特徵為：於透明基板上，具有：由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案；前述遮光部係藉由至少於前述透明基板上所形成之遮光膜所形成；前述透光部係露出前述透明基板所形成；前述半透光部係至少具有：於前述透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部，及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案所形成之第3半透光部；前述第3半透光部之微細圖案係由前述半透光膜之微細圖案及前述遮光膜之微細圖案所構成。
在上述多階調光罩中，除了前述第1半透光部以外，進一步具備：由半透光膜之微細圖案及遮光膜之微細圖案所構成、形成具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案之第3半透光部。在此第3半透光部中，所謂「具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案」，係指半透光膜部分之線寬、或遮光膜部分之線寬之任一者為曝光條件下之解像界限以下之尺寸。亦即，藉由半透光膜所形成之圖案或藉由遮光膜所形成之圖案，具有其圖案形狀無法被解像程度之微細線寬。又，第3半透光部不具有露出透明基板之間隙(間隔部分)。
於上述多階調光罩中，前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜可為由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成者。
於上述多階調光罩中，前述遮光部係至少積層前述半透光膜及前述遮光膜而形成，在前述半透光膜及前述遮光膜之間，可具有蝕刻阻擋膜。
依照本發明之其他態樣，能獲得一種多階調光罩之製造方法，係於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案的多階調光罩之製造方法，其特徵為具有以下製程：準備在透明基板上依序具有半透光膜及遮光膜之光罩坯料(photomask blank)之製程；將形成於前述光罩坯料之前述遮光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影而形成預定之第1阻劑圖案之製程；以前述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜來形成遮光膜圖案之製程；以前述第1阻劑圖案或遮光膜圖案作為遮罩而蝕刻前述半透光膜之製程；將在包含經圖案化之前述遮光膜及前述半透光膜之基板上所形成的阻劑膜進行描繪、顯影，而形成第2阻劑圖案之製程；及以前述第2阻劑圖案作為遮罩，將露出之前述遮光膜加以蝕刻之製程；在前述第1阻劑圖案及第2阻劑圖案之至少一方含有微細圖案，具有：於前述透明基板上形成半透光膜及遮光膜之遮光部；露出前述透明基板所形成之透光部；於前述透明基板上形成半透光膜而成之半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之半透光膜的微細圖案、及具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之遮光膜的微細圖案所形成之半透光部。
在上述多階調光罩之製造方法中，前述遮光膜及前述半透光膜可為由有蝕刻選擇性之素材所構成者。
在上述多階調光罩之製造方法中，前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜可為由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成者。
在上述多階調光罩之製造方法中，在前述遮光膜及前述半透光膜之間，可具有蝕刻阻擋膜。
依照本發明之其他態樣，能獲得一種多階調光罩之製造方法，係於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案的多階調光罩之製造方法，其特徵為具有以下製程：準備在透明基板上依序具有半透光膜及遮光膜之光罩坯料之製程；將形成於前述光罩坯料之前述遮光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影，而形成預定之第1阻劑圖案之製程；以前述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜來形成遮光膜圖案之製程；將在包含經圖案化之前述遮光膜及前述半透光膜之基板上所形成的阻劑膜進行描繪、顯影，而形成預定之第2阻劑圖案之製程；及以前述第2阻劑圖案作為遮罩，將露出之前述半透光膜或前述遮光膜和其下之半透光膜加以蝕刻之製程；在前述第1阻劑圖案及第2阻劑圖案之至少一方含有微細圖案，具有：於前述透明基板上形成半透光膜及遮光膜之遮光部；露出前述透明基板所形成之透光部；於前述透明基板上形成半透光膜而成之半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之半透光膜的微細圖案、及具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之遮光膜的微細圖案所形成之半透光部。
在上述多階調光罩之製造方法中，前述遮光膜及前述半透光膜可為藉由有蝕刻選擇性之素材而形成者。
在上述多階調光罩之製造方法中，前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜可為由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成者。
在上述多階調光罩之製造方法中，在前述遮光膜及前述半透光膜之間，可具有蝕刻阻擋膜。
依照本發明之其他態樣，能獲得一種多階調光罩之製造方法，係於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案的多階調光罩之製造方法，其特徵為具有以下製程：準備在透明基板上具有遮光膜之光罩坯料之製程；將形成於前述光罩坯料之前述遮光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影，而形成第1阻劑圖案之製程；以前述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜來形成遮光膜圖案之製程；在將前述第1阻劑圖案除去之後，在包含經圖案化之前述遮光膜之基板上形成半透光膜之製程；將形成於前述半透光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影而形成第2阻劑圖案之製程；及以前述第2阻劑圖案作為遮罩，將露出之前述半透光膜、或半透光膜及前述遮光膜加以蝕刻之製程；在前述第1阻劑圖案及第2阻劑圖案之至少一方含有微細圖案，具有：於前述透明基板上形成遮光膜及半透光膜之遮光部；露出前述透明基板所形成之透光部；於前述透明基板上形成半透光膜而成之半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之半透光膜的微細圖案、及具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之遮光膜的微細圖案所形成之半透光部。
依照本發明之其他態樣，能製得一種多階調光罩，其特徵為：於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案；前述遮光部係藉由至少於前述透明基板上所形成之遮光膜所形成；前述透光部係露出前述透明基板所形成；前述半透光部係具有：於前述透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部，及於前述透明基板上具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案所形成之第2半透光部或第3半透光部；前述第2半透光部之微細圖案包含：前述半透光膜之微細圖案、前述遮光膜之微細圖案、及未形成前述半透光膜及前述遮光膜之微細間隙；前述第3半透光部之微細圖案包含：前述半透光膜之微細圖案及前述遮光膜之微細圖案。
依照本發明之其他態樣，可獲得一種圖案轉印方法，其特徵為具有使用上述多階調光罩，將曝光光線照射於被轉印體之曝光製程，於被轉印體上形成多階調之轉印圖案。
如上述，依照本發明，能製得一種多階調光罩，可作為超過3階調之光罩來使用。
又，依照本發明之多階調光罩之製造方法，能夠使用遮光膜及半透光膜之組合，藉由光微影法，藉由有效率地且缺陷發生機率低的簡便製程，製造此種多階調光罩。本發明之多階調光罩，包含高透過率之半透光部，能簡便地製作具有企盼之透過率的半透光部。
又，依照使用本發明之多階調光罩之圖案轉印方法，便能實施高精度的多階調圖案轉印，又其結果，可使在例如TFT基板之製造等，大幅削減遮罩片數。又，如後述，能針對光罩上之預定的半透光部，與圖案線寬無關地將朝被轉印體之曝光量設為一定(使一致)。
以下，根據圖式來說明用於實施本發明之數個形態。
[第1實施形態]
第1圖係用以說明本發明之多階調光罩之第1實施形態，及使用該多階調光罩之圖案轉印方法的剖面圖。
第1圖所示之多階調光罩10，係能作為用於製造例如液晶顯示裝置(LCD)之薄膜電晶體(TFT)及彩色濾光片、或電漿顯示器面板(PDP)等之多階調光罩而使用者，在第1圖所示之被轉印體20上，形成膜厚階段或連續地不同之阻劑圖案23者。又，第1圖中之元件符號22，係表示積層於被轉印體20之基板21上之複數層的積層膜。
上述本實施形態之光罩10，具體而言，係構成為具有：遮光部11，係在使用該光罩10時，使曝光光線遮光(透過率約為0%)；透光部12，係露出玻璃基板等之透明基板14之表面而使曝光光線透過；第1半透光部13A、第2半透光部13B、第3半透光部13C、第4半透光部13E、第5半透光部13F、及第6半透光部13D，係將透過部12之曝光光線透過率設為100%時，使透過率降低為10~80%左右，較佳為20~70%左右之範圍，在此範圍內之曝光光線透過率係例如7階段地不同。在本實施形態中，上述遮光部11，係於透明基板14上依序設置光半透過性之半透光膜16、由遮光層15a及反射防止層15b之積層所構成之遮光膜15而予以形成。又，依上述，透光部12係露出透明基板14表面之區域。又，上述半透光部中之第1半透光部13A，係藉由經成膜於透明基板14上之光半透過性之半透光膜16所形成。以使第1半透光部13A之曝光光線透過率成為企盼值的方式，設定上述半透光膜16之材質及膜厚。又，第2半透光部13B，係形成為由上述半透光膜16之微細圖案17、上述半透光膜16及遮光膜15之積層膜的微細圖案18、及未形成膜的間隙部分(間隔部分)所構成，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之微細圖案而予以構成。
半透光膜微細圖案及遮光膜微細圖案，微細間隙之各自線寬、面積比，能根據企盼的曝光光線透過率來決定。
以使第2半透光部13B之曝光光線透過率成為企盼值之方式，設定以上述半透光膜16所形成之微細圖案17之線寬及/或以上述遮光膜15所形成之微細圖案18之線寬及/或上述微細間隙(間隔部分)之線寬。進一步地，第3半透光部13C，係形成為由上述半透光膜16及遮光膜15之積層膜的微細圖案18、及經形成於該微細圖案18間之上述半透光膜16之微細圖案所構成，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之微細圖案而予以構成。以使第3半透光部13C之曝光光線透過率成為企盼值之方式，設定以上述半透光膜16所形成之微細圖案之線寬、及以上述遮光膜15所形成之微細圖案18之線寬。
又，第4半透光部13E，係藉由以上述半透光膜16所形成、曝光條件下之解像界限以下的微細圖案17所構成。以使第4半透光部13E之曝光光線透過率成為企盼值之方式，設定以上述半透光膜16所形成之微細圖案17之線寬。進一步地，第5半透光部13F，係藉由以上述半透光膜16及遮光膜15之積層膜所形成、曝光條件下之解像界限以下的微細圖案18所構成。針對第5半透光部13F亦以使曝光光線透過率成為企盼值之方式，設定以上述半透光膜16及遮光膜15之積層所形成之微細圖案18之線寬。
進一步地，第6半透光部13D，不是與以上述第3半透光部13C中之半透光膜16所形成之微細圖案的線寬、及以遮光膜15所形成之微細圖案18的線寬為同一寬度，而是設定為不同的寬度。在第1圖中，顯示由半透光膜16及遮光膜15之積層膜所產生之微細圖案的線寬，相對於半透光膜16之微細圖案之線寬為寬廣的情況及狹窄的情況，此第6半透光部13D之領域中曝光光線透過率係2階段地不同。
因此，本實施形態之上述光罩10成為曝光光線透過率為9階段地不同之9階調光罩。例如，當將透光部設為100%時，能使第1~6半透光部13A至13F之光透過率分別成為20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%左右。又，第1圖所示之遮光部11、透光部12及半透光部13A~13F之圖案形狀只不過是一個例子。當然，參照上述態樣，第2~6半透光部之中，例如只採用第2半透光部13B的話，便能作為曝光光線透過率為4階段地不同的4階調光罩來使用。又，第2~6半透光部之中，例如只採用第2半透光部13B及第3半透光部13C的話，便能作為曝光光線透過率為5階段地不同的5階調光罩來使用。又，在此，例如在第2半透光部13B~第5半透光部13F中、依區域變更微細圖案之線寬的話(例如如第6半透光部13D)，當然可進一步地製造多階調光罩，又，亦能使線寬連續地變化，形成光透過率傾斜之半透光部。
當使用如上述的多階調光罩10，對被轉印體20進行圖案轉印時，在遮光部11係使曝光光線實質地不透過，在透光部12係曝光光線透過，在第1~6半透光部13A~13F係因應各自的光透過率而降低曝光光線。因此，經塗布於被轉印體20上之阻劑膜(在此為正型光阻膜)，係當圖案轉印後、經歷顯影時，在對應上述遮光部11之部分使膜厚成為最厚。又，在對應上述第1~6半透光部13A~13F之部分，任一者均成為比對應遮光部11之部分的膜厚薄，對應各半透光部之光透過率而使膜厚階段性地變薄。又，在對應透光部12的部分沒有膜。其結果，在本實施形態之光罩10，係形成膜厚為9階段地不同(其中1階段為沒有膜)的阻劑圖案23。即，能使用1片多階調光罩10，而於被轉印體20上轉印阻劑殘膜值不同之9個轉印圖案。又，在使用負型光阻的情況，能進行考慮阻劑膜厚與上述顛倒的設計。
然後，使用第1圖所示之膜厚為9階段地不同的阻劑圖案23，對被轉印體20中之積層膜22之各膜依序實施蝕刻，可藉以實施例如TFT基板之製造中過去8片份光罩的製程，可以比過去大幅地削減遮罩片數。
以上，係說明以本實施形態之多階調光罩10作為例如純粹地9階調光罩而使用的情況，但是並非限定於此，雖然將光罩的構成作成例如9階調，但仍有可如以下般、實效地作成超過3階調之3~8階調之光罩而使用之優點。即，第1圖所示之半透光部中，能夠選擇企盼的構成者，僅使用企盼的種類，形成具有企盼階調數之多階調光罩。
一般而言，在本發明所屬之多階調光罩(除了遮光部、透光部以外還有半透光部之3階調以上之光罩)中，為了製得在被轉印體上具有企盼的殘膜值之阻劑圖案，而選擇決定半透光部之曝光光線透過率。作為此透過率，係使用當將透光部(即透明基板露出的部分)之透過率設為100%時之半透過膜之透過率而規定。此係雖然針對一定以上之寬廣區域的圖案而言，在特別指定其透過率的情況下並無間題，但是對於某種程度以下尺寸之圖案，精確地說，會變得無法正確地反映有助於實際的圖案轉印之曝光光量。此係由於曝光光線之繞射的緣故，此傾向會在成為微小圖案時，曝光光線波長為長時，變得顯著。然而，現況是未就相對於圖案尺寸、及分光特性不同之光源的透過率變化予以正確考慮。
具體而言，一旦於半透光部，存在含有非常狹窄寬度之圖案形狀、及相對地寬廣區域的圖案形狀，則在半透光部，通常應對被轉印體上之阻劑膜賦予一定殘膜值者之處，會因由於圖案形狀而形成不同殘膜值之阻劑圖案。於是，一旦產生超過企盼的容許範圍之殘膜值變異，便會有成為電子裝置製造上之不安定要素的問題。
例如，作為薄膜電晶體用之多階調光罩，係多採用：將相當於通道部之區域設為半透光部，以遮光部來構成相當於以挾持通道部之形狀鄰接源極及汲極的區域者。雖然此光罩使用平常的i線~g線之波長帶的曝光光線而予以曝光，但是隨著通道部之尺寸(寬度)變小，鄰接遮光部之境界會在實際的曝光條件下被模糊，通道部之曝光光線透過率會變得比半透過膜之透過率低。第6圖係顯示被遮光部A所挾持之半透光部B的圖案(同圖(1))、及該半透光部B之透過光之光強度分布(同圖(2))者，同圖(a)係作為一例而顯示半透光區域之寬度為4μm之情況，同圖(b)係顯示2μm之情況。即，如第6(a)、(b)圖所示，被遮光部A所挾持之半透光部B之透過光之光強度分布，一旦其半透光部B之線寬變小，則全體地下降，波峰(peak)變低。換言之，就具有寬度狹窄的區域之圖案，係實際上有助於曝光之透過率為相對地低的一方，就相對地具有線寬寬的區域之圖案，係實際有助於曝光之透過率為相對地高。例如，如第7圖所示，在通道寬度為5μm以下，在對應該通道寬度之寬度的半透光部中，實際有助於曝光之光線之透過率下降。
因此，造成必須將具有一定尺寸之半透光部之透過率與其膜固有的透過率加以區別，以實際曝光光線之透過量與透光部之透過量之比，作為實效透過率而掌握。
另一方面，膜固有的透過率，係指在透明基板上之形成該膜、充分寬廣的區域中，由該膜的組成及膜厚所決定者。充分寬廣的區域，係指不會由於該區域之幅度變化而使實效透過率實質地變化的區域。又，於第7圖中，藉由半透光部B之透過光之光強度分布波峰值，代表該區域之透過率。此部分之透過率，與當使用此多階調遮罩進行曝光時的被轉印體上之阻劑殘膜值具有相關性。
因此，藉由因應半透光部之圖案形狀，選擇該部分之膜構成及微細圖案，而隨其改變光透過率，可與圖案形狀無關地，使半透光部之實效透過率成為幾乎均一，結果，能將使用該遮罩進行圖案轉印時之被轉印體上的阻劑膜殘膜值成為幾乎相同。
例如，依照本實施形態，能製得具有4個至9個階調、作為遮罩構成的多階調光罩。即，能製得除了透光部、遮光部以外，還有2個至7個不同光透過率之半透光部。藉由此例如7種類的半透光部，可於被轉印體上，形成具有各自不同阻劑殘膜值之阻劑圖案。然而，另一方面，能藉由此例如7種類之半透光部，於被轉印體上，與圖案尺寸不同(因此，一旦使用具有相同光透過率之半透光部，則所形成之阻劑殘膜值便會不同)無關地，使實效透過率成為幾乎均一，而於被轉印體上形成具有一定阻劑殘膜值之阻劑圖案。換言之，雖然上述半透光部13A至13F係分別由利用半透光膜所形成的部分、利用半透光膜之微細圖案及遮光膜之微細圖案之組合所形成的部分、利用半透光膜之微細圖案所形成之部分、及利用遮光膜之微細圖案所形成之部分的任一者所構成，具有因應半透光部之圖案形狀而不同之例如7種類的光透過率，但是亦可形成如具有圖案轉印結果幾乎相同的實效透過率般之半透光部。此情況，使本實施形態之光罩作為3階調光罩來使用。
當然，半透光部13A至13F之中，可以將例如半透光部13A及13B、或包含此等之複數半透光部用於具有相同實效透過率之不同形狀的圖案，將剩餘的半透光部供予具有不同實效透過率之圖案。此情況，使本實施形態之光罩作為4階調~8階調的光罩來使用。
如以上般，因為能使本實施形態之多階調光罩10具有例如9個不同的光透過率，所以能純粹地作為9階調光罩來使用，但不限定於此，在例如與半透光部之圖案形狀無關地，形成幾乎相同之殘膜值的阻劑圖案的情況下，可以作為3階調至8階調光罩來使用。此外，在本實施形態，因為半透光部13A至13F係分別由利用半透光膜所形成的部分、利用半透光膜之微細圖案及遮光膜之微細圖案之組合所形成的部分、利用半透光膜之微細圖案所形成之部分、及利用遮光膜之微細圖案所形成之部分的任一者所構成，所以例如半透光部13B能藉由於透明基板上形成使用與半透光部13A相同之半透光膜的微細圖案、及與遮光部11相同之遮光膜的微細圖案而簡便地製得。又，半透光部13C(半透光部13D亦相同)能藉由於透明基板上之半透光膜16上使用與遮光部11相同的遮光膜來形成微細圖案而簡便地製得。進一步地，半透光部13E能藉由形成使用與半透光部13A相同的半透光膜之微細圖案而簡便地製得，又半透光部13F能藉由使用與遮光部11相同的遮光膜來形成微細圖案而簡便地製得。若與例如藉由變更半透光膜材質及膜厚來形成3種類以上的半透光部的情況相比，則在本發明，係能調節半透光部之透過率的範圍、精度大，膜構成單純，製造上的優勢也大。因此，本實施形態之多階調光罩，不僅適合作為實效上例如9階調光罩來使用的情況，也適合作為實效上3階調至8階調光罩來使用的情況。
又，在上述中，雖然顯示除了遮光部11及透光部12以外，還有半透光部13A~13F之光罩，但是本發明並不限定於此，亦可為除了遮光部11及透光部12以外，還有從半透光部13A~13F之中所任意選出之半透光部的光罩，例如，除了遮光部11及透光部12以外，還有利用半透光膜16而成之半透光部13A，及利用半透光膜16之微細圖案、半透光膜16及遮光膜15之積層膜的微細圖案及此等微細圖案間之微細間隙(間隔部分)而成之半透光部13B之光罩，或是除了遮光部11及透光部12以外，還有上述半透光部13A及半透光部13B，及利用上述半透光膜16及遮光膜15之積層膜的微細圖案18和形成於該微細圖案18間之上述半透光膜16之微細圖案而成之半透光部13C之光罩。此情況，能作為實效上5階調至3階調的光罩來使用。
接著，針對上述本實施形態之多階調光罩10的製造方法加以說明。第2圖係依製程順序顯示上述第1實施形態之多階調光罩10之製造程序之剖面圖。
使用的光罩坯料係如第2圖(a)所示，在玻璃基板等之透明基板14上，依序形成半透光膜16、及由遮光層15a和反射防止層15b之積層所構成之遮光膜15。但是，上述半透光膜16及上述遮光膜15，係選擇對用於蝕刻製程之蝕刻劑有蝕刻選擇性之材質的組合。因此，作為上述遮光層15a，較佳地可舉出例如鉻或其化合物(例如CrN、CrO、CrC等)，作為上述反射防止層15b，可舉出鉻系化合物(例如CrN、CrO、CrC等)等。在此，使用Cr的遮光層、CrO之反射防止層。再者作為上述半透光膜16，較佳地可舉出例如金屬矽化物，尤其是矽化鉬化合物(除了MoSix以外，MoSi之氮化物、氧化物、氮氧化物、碳化物等)等。上述半透光膜16較佳為相對於透明基板14(透光部)之曝光光線之透過量，具有10~80%左右，較佳為20~70%左右之透過量者。在此，使用膜透過率40%(將透光部設為100%時)之MoSix膜。
首先，於上述光罩坯料上塗布阻劑而形成阻劑膜，進行第1次描繪。在本實施形態使用例如雷射光。又，使用正型光阻作為上述阻劑。然後，對阻劑膜，描繪預定的圖案，在描繪後進行顯影，藉以形成第1阻劑圖案30a~30c(參照第2圖(b))。該第1阻劑圖案30a、30c，係覆蓋所製造之光罩的遮光部11、第1半透光部13A、第3半透光部13C及第6半透光部13D之區域，第1阻劑圖案30b，包含用於在第2半透光部13B、及第4、第5半透光部13E、13F之區域形成預定之微細圖案的阻劑圖案。
又，構成光罩之第2半透光部13B之上述半透光膜16之微細及上述半透光膜16和上述遮光膜15之積層膜的微細圖案、構成第3半透光部13C及第6半透光部13D之上述半透光膜16和遮光膜15之積層膜的微細圖案18和形成於該微細圖案18間之上述半透光膜16的微細圖案、構成第4半透光部13E之上述半透光膜16的微細圖案、及構成第5半透光部13F之上述半透光膜16和上述遮光膜15之積層膜的微細圖案之任一者係在使用光罩之曝光條件下解像界限以下的微細圖案，且以使第1半透光部13A之曝光光線透過率成為企盼值的方式，設定上述半透光膜之膜透過率(作為膜之固有透過率，即，端視膜素材及膜厚而定)，同時以使第2~第6半透光部13B~13F之各自曝光光線透過率成為企盼值的方式，設定上述微細圖案之各自線寬。
接著，以上述第1阻劑圖案30a~30c作為蝕刻遮罩而將由遮光層15a及反射防止層15b之積層所構成之遮光膜15加以蝕刻來形成遮光膜圖案(參照第2圖(c))。使用以鉻作為主要成分之遮光膜15的情況，作為蝕刻手段可為乾蝕刻或濕蝕刻之任一者，但在例如使用於製造大型液晶顯示面板之大型尺寸的光罩中，適合使用濕蝕刻。在濕蝕刻中，使用例如硝酸鈰銨(Ⅱ)作為蝕刻液。又，上述遮光膜15及其下之半透光膜16較佳為以相互對預定的蝕刻劑具有蝕刻選擇性之材質來予以形成。此情況，在蝕刻上述遮光膜15時難以將上述半透光膜16予以蝕刻。
將殘存的第1阻劑圖案30除去後(參照第2圖(d))(或是可在接著的半透光膜16之蝕刻製程結束後加以除去)，將在上述所形成之遮光膜圖案作為遮罩，蝕刻下層之半透光膜16(參照第2圖(e))。使用以例如矽化鉬化合物作為主要成分之半透光膜16的情況，作為蝕刻手段，可為乾蝕刻或是濕蝕刻之任一者，在濕蝕刻中，使用以例如氟化氫銨作為主要成分者作為蝕刻液。
接著，再度全面地形成與上述相同的阻劑膜，進行第2次描繪。即，藉由對此阻劑膜描繪預定圖案，在描繪後進行顯影，形成第2阻劑圖案31a~31d(參照第2圖(f))。該第2阻劑圖案31a及31b，係覆蓋所製造之光罩的遮光部11區域，同時以覆蓋上述半透光膜16及上述遮光膜15之積層膜的微細圖案所形成之第5半透光部13F的區域之方式予以形成。又，第2阻劑圖案31c，係以覆蓋在所製造之光罩的第2半透光部13B之區域所形成之微細圖案中、最終形成半透光膜16及遮光膜15之積層膜的微細圖案之微細圖案與其兩側之微細間隙(間隔區域)之方式予以形成，31d係用於在第3半透光部13C及第6半透光部13D之區域形成預定微細圖案之阻劑圖案。
又，在此，適合將覆蓋半透光膜16及遮光膜15之積層膜的微細圖案所形成之第5半透光部13F區域的第2阻劑圖案31b的寬度，形成為比該區域寬度寬(參照第2圖(f)中元件符號31e所示部分)。藉此，在當為了形成第2阻劑圖案而進行第2次描繪時，假定發生對第1次描繪圖案之對位(alignment)偏差的情況下，能防止該對位偏差，可良好地維持微細圖案的CD精度。因此，能夠防止半透光部13F之透過率超出容許範圍而發生偏差。又，在此，藉由加工第2阻劑圖案31b之圖案資料，形成上述之寬度寬的阻劑圖案，決定此時放大尺寸之邊際(margin)寬度之際，較佳為當將所假設的對位偏差量算入時，確實地包含整數個上述積層膜之微細圖案般來設定阻劑圖案寬度。同樣的對位偏差對策亦能使用於其他態樣。
接著，以上述第2阻劑圖案31a~31d作為遮罩，將已露出區域上之遮光膜15及遮光膜15之微細圖案同時地蝕刻(參照第2圖(g))。此情況之蝕刻條件可與上述(c)製程相同。由於相對於此遮光膜15之蝕刻條件，其下之半透光膜16具有蝕刻選擇性，所以上述半透光膜16難以被蝕刻。
然後，將殘存之第2阻劑圖案31a~31d除去。這樣一來，能完成如下之曝光光線透過率為例如9階段不同的9階調光罩10(參照第2圖(h))，其係於透明基板14上形成具有：利用半透光膜16、和由遮光層15a及反射防止層15b所構成之遮光膜15之積層而成之遮光部11；露出透明基板14之透光部12；及，利用上述半透光膜16而成之第1半透光部13A；利用由與上述相同的半透光膜16之微細圖案17、與上述遮光部相同的半透光膜16和遮光膜15之積層膜的微細圖案18、和微細間隙(間隔部分)所構成之具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案而成之第2半透光部13B；利用由上述半透光膜16和遮光膜15之積層膜的微細圖案18、和形成於該微細圖案18間之上述半透光膜16之微細圖案所構成之具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案而成之第3半透光部13C；利用以與上述相同之半透光膜16所形成之曝光條件下之解像界限以下之微細圖案17而成之第4半透光部13E；利用以與上述遮光部相同的半透光膜16及遮光膜15之積層膜所形成之曝光條件下之解像界限以下之微細圖案18而成的第5半透光部13F；以及，上述第3半透光部13C中之形成為與以半透光膜16所形成之微細圖案的線寬、及以遮光膜15所形成之微細圖案18的線寬不同的寬度之第6半透光部13D。在此，例如於第2半透光部13B~第5半透光部13F，只要依區域而變更微細圖案的線寬，便可進一步地製造多階調光罩。該情況，製造程序能直接以上述來進行。
只要如以上般依照本實施形態之多階調光罩的製造方法，便能使用遮光膜及半透光膜的組合，藉由光微影法，而精度良好地一起形成利用半透光膜而成之半透光部、及分別利用半透光膜之微細圖案及/或遮光膜之微細圖案而成之半透光部，因為能藉由有效率地、且缺陷發生機率低的簡便製程來製造上述多階調光罩，所以量產上的優勢大。
又，一旦實施使用如前述第1圖所示之本發明之多階調光罩之圖案轉印，便能在被轉印體形成具有企盼阻劑殘膜值、精度高的多階調轉印圖案。
又，在上述中，於遮光膜15及半透光膜16，係使用有相互蝕刻選擇性的膜。另一方面，在對遮光膜15及半透光膜16沒有充分蝕刻選擇性的情況，可以在兩者間導入蝕刻阻擋膜。此情況，可皆以由鉻或鉻化合物所構成之膜來作為遮光膜15、及半透光膜16，將矽化鉬及二氧化矽等使用於蝕刻阻擋膜。
又，第2圖所示之本發明之多階調遮罩，係亦可變更其製造程序而如第3圖來製造。在此，相對於在前述第2圖，以第1阻劑圖案(或以其作為遮罩而蝕刻之遮光膜圖案)作為遮罩而蝕刻半透光膜，僅蝕刻遮光膜。進一步地，在以第2阻劑圖案作為遮罩，替代蝕刻遮光膜而蝕刻半透光膜方面係不同的。又，在此，較佳為第2阻劑圖案包含至少遮光部的一部分，更佳為，如第3圖，在鄰接透光部之遮光部，較佳為有不包含於第2阻劑圖案的部分。一旦如此進行，便可抑制微細圖案中之對位偏差及遮光膜損害的影響。
[第2實施形態]
接著，依據第4圖說明本發明的第2實施形態。第4圖係依製程順序顯示第2實施形態之多階調光罩10之製造程序之剖面圖。又，對與顯示前述第1實施形態之第1圖及第2圖同等的部位賦予相同的元件符號。
使用之光罩坯料，如第4圖(a)所示，於玻璃基板等之透明基板14上，形成由遮光層15a及反射防止層15b之積層所構成的遮光膜15。作為上述遮光層15a，較佳為可舉出例如鉻或其化合物(例如CrN、CrO、CrC等)，作為上述反射防止層15b，可舉出鉻系化合物(例如CrN、CrO、CrC等)等。
首先，於上述光罩坯料上塗布阻劑而形成阻劑膜，進行第1次描繪。使用正型光阻作為上述阻劑。然後，對阻劑膜描繪預定的圖案，在描繪後進行顯影，藉以形成第1阻劑圖案32a~32d(參照第4圖(b))。
該第1阻劑圖案32a，係覆蓋所製造之光罩的遮光部11、透光部12、及第5半透光部13F的區域，第1阻劑圖案32b係用於在第4半透光部13E之區域形成預定微細圖案之阻劑圖案。又，第1阻劑圖案32c係用於在第2半透光部13B之區域形成半透光膜之微細圖案之阻劑圖案，又32d係用於在第3、第6半透光部13C、13D之區域形成半透光膜之微細圖案的阻劑圖案。
接著，以上述第1阻劑圖案32a~32d作為蝕刻遮罩而蝕刻由遮光層15a及反射防止層15b之積層所構成的遮光膜15來形成遮光膜圖案(參照第4圖(c))。使用以鉻作為主要成分之遮光膜15的情況，作為蝕刻手段，雖然可為乾蝕刻或濕蝕刻之任一者，但在適合於製造例如大型尺寸的光罩的濕蝕刻中，使用例如硝酸鈰銨(Ⅱ)作為蝕刻液。
在將殘存的第1阻劑圖案32a~32d除去後(參照第4圖(d))，將半透光膜16成膜於包含經圖案化的遮光膜15的基板整面(參照第4圖(e))。
作為上述半透光膜16，係與例如前述實施形態相同，較佳地可舉出金屬矽化物化合物、尤其是矽化鉬化合物(除了MoSix以外，還有MoSi之氮化物、氧化物、氮氧化物、碳化物等)。又，在本實施形態，上述半透光膜16，由於未特地要求與遮光膜15之蝕刻選擇性，所以能例如與遮光膜相同，使用鉻或鉻系化合物。針對鉻系化合物，有氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)、碳化鉻(CrCx)、氮氧化鉻(CrOxN)、氟化鉻(CrFx)、及於此等中含有碳及氫者。上述半透光膜16較佳為，相對於透明基板14(透光部)之曝光光線之透過量，具有10~80%左右，較佳為20~70%左右之透過量者。
接著，再度於整面上形成與上述相同的阻劑膜，進行第2次描繪。即，對此阻劑膜，描繪預定的圖案，在描繪後進行顯影，藉以形成第2阻劑圖案33a~33d(參照第4圖(f))。該第2阻劑圖案33a，覆蓋所製造的光罩之遮光部11及第1半透光部13A之區域，33b覆蓋於第4半透光部13E之區域所形成之微細圖案中半透光膜16的微細圖案，進一步地包含用於將預定微細圖案形成於第5半透光部13F之區域的阻劑圖案。又，第2阻劑圖案33c，包含用於在第2半透光部13B之區域形成遮光膜之微細圖案的阻劑圖案，又33d係覆蓋第3、第6半透光部13C、13D之區域的阻劑圖案。
在此，在例如於第4半透光部13E之區域所形成的微細圖案中、形成將半透光膜16之微細圖案加以覆蓋的阻劑圖案33b用之描繪製程中，與上述第1次描繪之對位變得重要。一旦發生位置偏差，則遮光膜恐怕會殘存於利用經圖案加工之半透光膜16所形成之偏差的半透光部13E。又，在前述第1實施形態中之製造方法，可謂在減輕此對位課題方面係優良的。
接著，以上述第2阻劑圖案33a~33d作為遮罩，連續蝕刻露出之區域上的半透光膜16及其下層的遮光膜15(參照第4圖(g))。
然後，將殘存之第2阻劑圖案33a~33d除去。如此一來，能完成如下之曝光光線透過率為例如9階段不同的9階調光罩10(參照第4圖(h))，其係在透明基板14上形成具有：利用由遮光層15a及反射防止層15b所構成之遮光膜15、和半透光膜16之積層而成之遮光部11；露出透明基板14之透光部12；及，利用上述半透光膜16而成之第1半透光部13A；利用由與上述相同的半透光膜16之微細圖案17、與上述遮光部相同的遮光膜15和半透光膜16之積層膜的微細圖案18、和微細間隙(間隔部分)所構成之具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案而成之第2半透光部13B；利用由上述遮光膜15和半透光膜16之積層膜的微細圖案18、和形成於該微細圖案18間之上述半透光膜16之微細圖案所構成之具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案而成之第3半透光部13C；利用以與上述相同之半透光膜16所形成之曝光條件下之解像界限以下之微細圖案17而成之第4半透光部13E；利用以與上述遮光部相同的遮光膜15及半透光膜16之積層膜所形成之曝光條件下之解像界限以下之微細圖案18而成的第5半透光部13F；以及，上述第3半透光部13C中之形成為與以半透光膜16所形成之微細圖案的線寬、及以遮光膜15所形成之微細圖案18的線寬不同的寬度之第6半透光部13D。
[第3實施形態]
接著，依照第5圖說明本發明之第3實施形態。第5圖係依製程順序顯示第3實施形態之多階調光罩之製造程序之剖面圖。又，對與顯示前述第1實施形態之第1圖、第2圖同等的部位賦予相同的元件符號。
使用之光罩坯料(第5圖(a))，與第4圖(a)相同，在玻璃基板等之透明基板14上，形成由遮光層15a及反射防止層15b之積層所構成之遮光膜15。
首先，於上述光罩坯料上塗布阻劑而形成阻劑膜，進行第1次描繪。使用正型光阻作為上述阻劑。然後，對阻劑膜描繪預定的圖案，在描繪後進行顯影，藉以形成第1阻劑圖案34(參照第5圖(b))。
該第1阻劑圖案34，係覆蓋所製造之光罩的遮光部11之區域，同時包含用於在半透光部13B~13D、13F之區域形成各自預定的微細圖案之阻劑圖案。
接著，以上述第1阻劑圖案34作為蝕刻遮罩而蝕刻由遮光層15a及反射防止層15b之積層所構成的遮光膜15來形成遮光膜圖案(參照第5圖(c))。使用以鉻作為主要成分之遮光膜15的情況，作為蝕刻手段，雖然可為乾蝕刻或濕蝕刻之任一者，但在適合於製造例如大型尺寸的光罩的濕蝕刻中，使用例如硝酸鈰銨(Ⅱ)作為蝕刻液。
在將殘存的第1阻劑圖案34除去後(參照第5圖(d))，將半透光膜16成膜於包含經圖案化的遮光膜15的基板整面(參照第5圖(e))。
作為上述半透光膜16，係使用例如與前述第2實施形態相同者。上述半透光膜16較佳為相對於透明基板14(透光部)之曝光光線之透過量，具有10~80%左右，較佳為20~70%左右之透過量者。
接著，再度於整面上形成與上述相同的阻劑膜，進行第2次描繪。即，對此阻劑膜，描繪預定的圖案，在描繪後進行顯影，藉以形成第2阻劑圖案35(參照第5圖(f))。該第2阻劑圖案35包含：覆蓋所製造之光罩的遮光部11及半透光部13A的區域，同時覆蓋形成於半透光部13C、13D之區域之微細圖案的阻劑圖案；用於覆蓋在半透光部13B之區域所形成的遮光膜之微細圖案，同時將半透光膜之微細圖案形成於遮光膜之微細圖案間的阻劑圖案；用於在半透光部13E之區域形成半透光膜之微細圖案的阻劑圖案；及覆蓋在半透光部13F之區域所形成之遮光膜的微細圖案的阻劑圖案。
接著以上述第2阻劑圖案35作為遮罩，將露出區域上的半透光膜16加以蝕刻(參照第5圖(g))。
然後，將殘存之第2阻劑圖案35除去。如此一來，能完成如下之曝光光線透過率為例如9階段不同的9階調光罩10(參照第5圖(h))，其係在透明基板14上形成具有：利用由遮光層15a及反射防止層15b所構成之遮光膜15、和半透光膜16之積層而成之遮光部11；露出透明基板14之透光部12；及，利用上述半透光膜16而成之第1半透光部13A；利用由與上述相同的半透光膜16之微細圖案17、與上述遮光部相同的遮光膜15和半透光膜16之積層膜的微細圖案18、和間隙部分(間隔部分)所構成之具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案而成之第2半透光部13B；利用由上述遮光膜15和半透光膜16之積層膜的微細圖案18、和形成於該微細圖案18間之上述半透光膜16之微細圖案所構成之具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案而成之第3半透光部13C；利用以與上述相同之半透光膜16所形成之曝光條件下之解像界限以下之微細圖案17而成之第4半透光部13E；利用以與上述遮光部相同的遮光膜15及半透光膜16之積層膜所形成之曝光條件下之解像界限以下之微細圖案18而成的第5半透光部13F；以及，上述第3半透光部13C中之形成為與以半透光膜16所形成之微細圖案的線寬、及以遮光膜15所形成之微細圖案18的線寬不同的寬度之第6半透光部13D。
在如以上般由本實施形態所產生之多階調光罩的製造方法中，使用遮光膜及半透光膜的組合，藉由光微影法，而精度良好地一起形成利用半透光膜而成之半透光部、及分別利用半透光膜之微細圖案及遮光膜之微細圖案而成之半透光部，能藉由有效率地、且缺陷發生機率低的簡便製程來製造上述多階調光罩。
又，可使用上述實施形態中任一者來製作本發明之光罩。又若與此等比較，在第2、第3實施形態中，在第2次描繪時，會成為在半透光膜上之阻劑描繪微細圖案，此半透光膜，係因應製品之各式各樣透過率的半透光膜。因此，各自地，半透光膜的膜質、膜厚不同，所以反射光強度亦不同的情況，於描繪微細圖案之際，必須極精緻地進行線寬、即曝光光線光量的控制。另一方面，在第1實施形態，用以形成微細圖案的描繪，因為係在遮光膜(含反射防止膜)上進行，所以能以一定的描繪條件實現預定線寬。因此，有容易生產更穩定透過率之多階調光罩的優點。
又，依照第3實施形態(第5圖)，在由遮光膜及半透光膜所形成之微細圖案所構成之半透光部中，藉由第1次描繪，劃定包含微細圖案之半透光部之膜圖案的線寬，且不須要對透過率會因製品而異之半透光膜上描繪，所以能精度良好地形成微細圖案，有透過率容易控制的優點。
又，在上述第1實施形態使用之矽化鉬系半透光膜，為了製得20~70%的透過率之膜厚係薄的(10~200左右)，由側蝕刻所造成之CD劣化的顧慮非常小，所以本發明的效果特別顯著。
又，本發明之多階調光罩之製造方法，並不限定於上述例示者。
10．．．多階調光罩
11．．．遮光部
12．．．透光部
13A．．．第1半透光部
13B．．．第2半透光部
13C．．．第3半透光部
13E．．．第4半透光部
13D．．．第6半透光部
13F．．．第5半透光部
14．．．透明基板
15．．．遮光膜
15a．．．遮光層
15b．．．反射防止層
16．．．半透光膜
17、18．．．微細圖案
20．．．被轉印體
21．．．基板
22．．．積層膜
23．．．阻劑圖案
30、30a~30c、32a~32d、34．．．第1阻劑圖案
31a~31d、33a~33d、35．．．第2阻劑圖案
第1圖係用以說明本發明之多階調光罩之第1實施形態，及使用該多階調光罩之圖案轉印方法的剖面圖。
第2圖係依製程順序顯示上述第1實施形態之多階調光罩之製造程序之剖面圖。
第3圖係依製程順序顯示第1實施形態之多階調光罩之其他製造程序之剖面圖。
第4圖係依製程順序顯示第2實施形態之多階調光罩之製造程序之剖面圖。
第5圖係依製程順序顯示第3實施形態之多階調光罩之製造程序之剖面圖。
第6圖係顯示被遮光部A所挾持之半透光部B的圖案(同圖(1))、及該半透光部B之透過光之光強度分布(同圖(2))，同圖(a)係顯示半透光區域之寬度為4μm之情況，同圖(b)係顯示半透光區域之寬度為2μm之情況。
第7圖係顯示通道寬度與對應該通道寬度之寬度的半透光部中之曝光光線之透過率的關係圖。
10．．．多階調光罩
11．．．遮光部
12．．．透光部
13A．．．第1半透光部
13B．．．第2半透光部
13C．．．第3半透光部
13E．．．第4半透光部
13D．．．第6半透光部
13F．．．第5半透光部
14．．．透明基板
15．．．遮光膜
15a．．．遮光層
15b．．．反射防止層
16．．．半透光膜
17、18．．．微細圖案
20．．．被轉印體
21．．．基板
22．．．積層膜
23．．．阻劑圖案

Claims (18)

  1. 一種多階調光罩，其特徵為於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案；前述遮光部係藉由至少於前述透明基板上所形成之遮光膜所形成；前述透光部係露出前述透明基板所形成；前述半透光部係至少具有：於前述透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部，及於前述透明基板上，形成具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案之第2半透光部；前述第2半透光部之微細圖案包含前述半透光膜之微細圖案、前述遮光膜之微細圖案、及未形成前述半透光膜及前述遮光膜之微細間隙。
  2. 如申請專利範圍第1項之多階調光罩，其中前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜係由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之多階調光罩，其中前述遮光部係至少積層前述半透光膜及前述遮光膜而形成，在前述半透光膜及前述遮光膜之間，具有蝕刻阻擋膜(etching stopper film)。
  4. 一種多階調光罩，其特徵為於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案；前述遮光部係藉由至少於前述透明基板上所形成之遮光膜所形成；前述透光部係露出前述透明基板所形成；前述半透光部係至少具有：於前述透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案所形成之第3半透光部；前述第3半透光部之微細圖案，係由前述半透光膜之微細圖案及前述遮光膜之微細圖案所構成。
  5. 如申請專利範圍第4項之多階調光罩，其中前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜係由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成。
  6. 如申請專利範圍第4項之多階調光罩，其中前述遮光部係至少積層前述半透光膜及前述遮光膜而形成，在前述半透光膜及前述遮光膜之間，具有蝕刻阻擋膜。
  7. 一種多階調光罩之製造方法，係於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案的多階調光罩之製造方法，其特徵為具有以下製程：準備在透明基板上依序具有半透光膜及遮光膜之光罩坯料(photomask blank)之製程；將形成於前述光罩坯料之前述遮光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影而形成預定之第1阻劑圖案之製程；以前述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜來形成遮光膜圖案之製程；以前述第1阻劑圖案或遮光膜圖案作為遮罩而蝕刻前述半透光膜之製程；將在包含經圖案化之前述遮光膜及前述半透光膜之基板上所形成的阻劑膜進行描繪、顯影，而形成第2阻劑圖案之製程；及以前述第2阻劑圖案作為遮罩，將露出之前述遮光膜加以蝕刻之製程；在前述第1阻劑圖案及第2阻劑圖案之至少一方含有微細圖案，具有：於前述透明基板上形成半透光膜及遮光膜之遮光部；露出前述透明基板所形成之透光部；於前述透明基板上形成半透光膜而成之半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之半透光膜的微細圖案、及具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之遮光膜的微細圖案所形成之半透光部。
  8. 如申請專利範圍第7項之多階調光罩之製造方法，其中前述遮光膜及前述半透光膜，係藉由有蝕刻選擇性之素材而形成。
  9. 如申請專利範圍第8項之多階調光罩之製造方法，其中前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜係由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成。
  10. 如申請專利範圍第7項之多階調光罩之製造方法，其中在前述遮光膜及前述半透光膜之間，具有蝕刻阻擋膜。
  11. 一種多階調光罩之製造方法，係於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案的多階調光罩之製造方法，其特徵為具有以下製程：準備在透明基板上依序具有半透光膜及遮光膜之光罩坯料之製程；將形成於前述光罩坯料之前述遮光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影，而形成預定之第1阻劑圖案之製程；以前述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜來形成遮光膜圖案之製程；將在包含經圖案化之前述遮光膜及前述半透光膜之基板上所形成的阻劑膜進行描繪、顯影，而形成預定之第2阻劑圖案之製程；及以前述第2阻劑圖案作為遮罩，將露出之前述半透光膜或前述遮光膜和其下之半透光膜加以蝕刻之製程；在前述第1阻劑圖案及第2阻劑圖案之至少一方含有微細圖案，具有：於前述透明基板上形成半透光膜及遮光膜之遮光部；露出前述透明基板所形成之透光部；於前述透明基板上形成半透光膜而成之半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之半透光膜的微細圖案、及具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之遮光膜的微細圖案所形成之半透光部。
  12. 如申請專利範圍第11項之多階調光罩之製造方法，其中前述遮光膜及前述半透光膜係藉由有蝕刻選擇性之素材而形成。
  13. 如申請專利範圍第12項之多階調光罩之製造方法，其中前述遮光膜係由以鉻作為主要成分之材料所構成，前述半透光膜係由以金屬矽化物作為主要成分之材料所構成。
  14. 如申請專利範圍第11項之多階調光罩之製造方法，其中在前述遮光膜及前述半透光膜之間，具有蝕刻阻擋膜。
  15. 一種多階調光罩之製造方法，係於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案的多階調光罩之製造方法，其特徵為具有以下製程：準備在透明基板上具有遮光膜之光罩坯料之製程；將形成於前述光罩坯料之前述遮光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影，而形成第1阻劑圖案之製程；以前述第1阻劑圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜來形成遮光膜圖案之製程；在將前述第1阻劑圖案除去之後，在包含經圖案化之前述遮光膜之基板上形成半透光膜之製程；將形成於前述半透光膜上之阻劑膜進行描繪、顯影而形成第2阻劑圖案之製程；及以前述第2阻劑圖案作為遮罩，將露出之前述半透光膜、或半透光膜及前述遮光膜加以蝕刻之製程；在前述第1阻劑圖案及第2阻劑圖案之至少一方含有微細圖案，具有：於前述透明基板上形成遮光膜及半透光膜之遮光部；露出前述透明基板所形成之透光部；於前述透明基板上形成半透光膜而成之半透光部；及於前述透明基板上，具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之半透光膜的微細圖案、及具有曝光條件下之解像界限以下之線寬之遮光膜的微細圖案所形成之半透光部。
  16. 一種多階調光罩，其特徵為於透明基板上，具有由遮光部、透光部、及使曝光光線透過率減低預定量之半透光部所構成之遮罩圖案；前述遮光部係藉由至少於前述透明基板上所形成之遮光膜所形成；前述透光部係露出前述透明基板所形成；前述半透光部係具有：於前述透明基板上形成半透光膜而成之第1半透光部、及於前述透明基板上具有曝光條件下之解像界限以下之線寬的微細圖案所形成之第2半透光部或第3半透光部；前述第2半透光部之微細圖案包含：前述半透光膜之微細圖案、前述遮光膜之微細圖案、及未形成前述半透光膜及前述遮光膜之微細間隙；前述第3半透光部之微細圖案包含：前述半透光膜之微細圖案及前述遮光膜之微細圖案。
  17. 一種圖案轉印方法，其特徵為具有使用如申請專利範圍第1至6項中任一項、或如申請專利範圍第16項之多階調光罩，將曝光光線照射於被轉印體之曝光製程，於被轉印體上形成多階調之轉印圖案。
  18. 一種圖案轉印方法，其特徵為具有使用由如申請專利範圍第7至15項中任一項之製造方法所製造之多階調光罩，將曝光光線照射於被轉印體之曝光製程，於被轉印體上形成多階調之轉印圖案。
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