TWI428688B - Method for manufacturing multi - modal mask and pattern transfer method - Google Patents

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Description

多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法
本發明係關於一種用於光微影步驟中之多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法。
自先前以來，於液晶顯示裝置等電子元件之製造中，係利用光微影步驟。光微影步驟係使用光罩，將特定之圖案轉印於進行蝕刻之被轉印體上所形成之光阻膜，並使該光阻膜顯影，形成光阻圖案後，將該光阻圖案作為光罩進行被轉印體之蝕刻。
眾所周知，作為光罩，係使用多調式光罩，對被轉印體上之光阻膜曝光，形成具有階差之光阻圖案(參照日本專利特開2006-268035號公報)。不僅包括遮光部、透光部外而且包括使曝光光線之一部分透射之半透光部之多調式光罩，可藉由使透射該多調式光罩之曝光光線之光量因部位不同產生變化，而於被轉印體上形成殘膜值因部位而不同之第1光阻圖案。其後，藉由灰化而使第1光阻圖案整體減少，藉此，便可形成第2光阻圖案。藉此，便可減少製造製程中之光微影步驟之次數，並且減少用於該光微影步驟之光罩之片數，因此極為有效。另一方面，於此種多調式光罩之製造方法中，為了形成所需形狀之光阻圖案，重要的是半透光部之圖案形狀、形成於半透光部之膜質(膜之素材)、膜厚之決定等。
當使用多調式之光罩實施光微影步驟時，即便需要形成之第1光阻圖案之形狀之控制會對將下一步驟中所用之第2光阻圖案作為光罩之薄膜蝕刻的線寬控製造成較大影響，該第1光阻圖案之形狀控制依然大多依據經驗規則來進行。光阻圖案之形狀對薄膜蝕刻影響尤其大之要素係為該光阻圖案之線寬與膜厚值。因此，於使曝光後之光阻膜顯影過程中，係爭取於獲得所需線寬之時間點殘留所需光阻殘膜(獲得所需範圍之光阻殘膜值)，並重複進行蝕刻之條件整合，決定最佳條件。
然而，當於各蝕刻步驟中藉由重複進行條件整合而決定最佳條件時，存在缺乏再現性及穩定性且消耗時間之問題。又，如此便會損及光微影步驟之再現性及穩定性，從而存在對液晶顯示裝置等電子元件之性能穩定性及製造成本亦造成不良影響之問題。
本發明係鑒於如此方面問題研究而成者，其目的之一在於提供一種可於光微影步驟中準確進行光阻圖案之形狀控制，使再現性及穩定性提高之多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法。
本發明之一態樣係一種多調式光罩之製造方法，該多調式光罩具有包括透光部、遮光部及使曝光光線之一部分透射之半透光部的特定之轉印圖案，且使特定之圖案轉印於進行蝕刻加工之被轉印體上所形成之光阻膜，使光阻膜形成作為蝕刻加工中之光罩之光阻圖案，上述多調式光罩之製造方法包括下述步驟：把握用於光阻膜之光阻之對曝光光線之光阻特性；根據光阻特性，決定半透光部之對曝光光線之有效透射率；以及根據有效透射率，使至少形成於透明基板上之遮光膜圖案化，藉此，形成半透光部。
根據該構成，其係根據預先把握用於光微影步驟之光阻膜之特性且考慮顯影後之光阻圖案之形狀而決定之半透光部之有效透射率，製作多調式光罩，因此，可製造能夠準確控制光阻圖案之形狀之多調式光罩。藉此，便可提高光微影步驟之再現性及穩定性。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，光阻特性可由光阻特性曲線而規定，該光阻特性曲線表示曝光光線之曝光量與相對於曝光量之光阻之膜厚減薄量的關係。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，可根據所決定之有效透射率、半透光部之圖案形狀、及曝光機之曝光條件，決定半透光部之膜透射率，且可根據半透光部之膜透射率，形成半透光部。根據該構成，於實際曝光時，可抑制因半透光部之圖案形狀及曝光條件引起實際穿透半透光部之光之透射率偏離有效透射率而變動。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，可利用具有用於多調式光罩之曝光的曝光機之解像臨界以下之尺寸的遮光膜圖案，於透明基板上形成半透光部。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，可使用形成於透明基板上之半透光膜，形成半透光部。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，半透光部之有效透射率可根據藉由半透光部之透射光而形成於被轉印體上之光阻圖案之光阻膜之相對初始膜厚的膜厚減薄量t來決定。根據該構成，即便於使用正型光阻之情形時，膜厚減薄量與曝光量亦具有相關性，故而易於進行光阻之設計。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，可構成為多調式光罩之半透光部係包括彼此有效透射率不同之第1半透光部及第2半透光部，且該多調式光罩之製造方法包括根據光阻特性，分別決定第1半透光部之目標有效透射率與第2半透光部之目標有效透射率之步驟。
於本發明之多調式光罩之製造方法之一態樣中，可根據藉由第1半透光部之透射光而形成於被轉印體上之光阻圖案之光阻膜之相對初始膜厚的膜厚減薄量t1 ，進行第1半透光部之目標有效透射率之決定，且根據藉由第2半透光部之透射光而形成於被轉印體上之光阻圖案之光阻膜之相對初始膜厚的膜厚減薄量t2 ，進行第2半透光部之有效透射率之決定。根據該構成，即便於經由多調式光罩對形成於具有階差之被轉印體上之光阻膜曝光之情形時，亦可使經由第1半透光部而曝光之光阻圖案與經由第2半透光部而曝光之光阻圖案之殘膜值大致相同。
本發明之圖案轉印方法之一態樣係使用由上述任一態樣之製造方法所製作之多調式光罩，對被轉印體上之光阻膜曝光，藉此於被轉印體上形成光阻圖案。
本發明之圖案轉印方法之一態樣包括下述步驟：於具有階差之被轉印體上形成光阻膜；使用多調式光罩，對被轉印體上之光阻膜進行曝光，藉此，於被轉印體上形成光阻圖案；且，使用由上述製造方法製作之包括第1半透光部與第2半透光部之多調式光罩作為多調式光罩，使形成於具有階差之被轉印體上之光阻圖案之光阻的殘膜值形成為大致相等。
根據本發明之一態樣，其係根據預先把握用於光微影步驟之光阻膜之特性且考慮顯影後之光阻圖案之形狀而決定之半透光部之有效透射率來製作多調式光罩，因此，可製造能夠準確控制光阻圖案之形狀之多調式光罩。又，可藉由使用此種多調式光罩進行光微影步驟，而使再現性及穩定性提昇。
(實施形態1)
圖2係表示使用具有特定之轉印圖案之多調式光罩100進行光微影步驟之情形，上述特定之轉印圖案包括透光部102、遮光部103及使曝光光線之一部分透射之半透光部104。光阻膜105係形成於進行蝕刻加工之被轉印體106上，且可藉由使多調式光罩100之圖案轉印於該光阻膜105，而使光阻膜105成為被轉印體106之第1蝕刻加工中作為光罩之第1光阻圖案107(參照圖2(A)、(B))。繼而，藉由灰化而使第1光阻圖案107整體減少後，成為被轉印體106之第2蝕刻加工中作為光罩之第2光阻圖案108之後(參照圖2(C))，使用該第2光阻圖案108對被轉印體106進行蝕刻，藉此便可進行所需之圖案化(參照圖2(D))。
以下，說明用於圖2所示之光微影步驟中之多調式光罩100之製造方法的一例。
首先，於進行光微影步驟之前之階段(製造多調式光罩之前(圖2(A)之前)之階段)，把握用於形成於被轉印體106上之光阻膜105的光阻特性(參照圖1(步驟1))。
光阻特性可藉由把握相對於照射至光阻膜105之光(曝光光線)對應之光阻的膜厚減薄量而把握。具體而言，可藉由光阻特性曲線來規定光阻特性，上述光阻特性曲線表示曝光光線之曝光量與對於該曝光量之光阻之膜厚減薄量的關係。
簡單說明光阻特性曲線之作成方法之一例。首先，於基板上形成具有特定膜厚之光阻膜。其次，於以特定之曝光量將曝光光線照射至該光阻膜，使該光阻膜顯影之後，求出顯影後之光阻膜之相對初始膜厚之膜厚減薄量。如此般可藉由對特定之曝光量分別求出光阻之膜厚減薄量，而作成光阻特性曲線。然而，光阻特性曲線之作成方法並不限定於此，若可規定照射至光阻之光之曝光量與相對該曝光量之該光阻之膜厚減薄量的關係，則可使用任何方法。
再者，於上述光阻特性曲線之作成中，作為曝光光線，可設定模擬實際之光微影步驟之曝光裝置中之曝光條件的條件。此處，所謂模擬曝光條件，係指曝光波長近似，例如當曝光光線具有波長範圍時，光強度最大之曝光波長相同。或者，例如亦可選擇以強度比1:1:1之比例包含i射線、h射線、g射線之照射光，作為與實際之曝光光線近似者。又，所謂模擬曝光條件，係指光學系統近似，例如成像系統之NA(numerical aperture，數值孔徑)大致相同，或σ(相干性)大致相同。此處，所謂NA大致相同，例示有相對於實際之曝光裝置之NA而言為±0.005之範圍之情形。所謂σ大致相同，例示有相對於實際之曝光裝置之σ而言為±0.005之範圍之情形。
其次，實際於光微影步驟中，當使光阻膜105顯影，形成第1光阻圖案107時，決定半透光部104區域(經由半透光部104而曝光之區域)之作為目標之光阻膜105之膜厚減薄量t(參照圖1(步驟2))。作為目標之光阻膜105之膜厚減薄量t小於該光阻膜105之初始膜厚值t0 即可，故實施者可適當設定。再者，遮光部103區域之光阻膜105之膜厚減薄量可為0，透光部102區域之光阻膜之膜厚減薄量可為t0 。
其次，決定多調式光罩100之半透光部104之相對曝光光線之有效透射率TA (參照圖1(步驟3))。於本說明書中，所謂有效透射率，不僅係指膜固有之透射率，而且係指包括圖案中之形狀(尺寸或線寬(CD(Critical Dimension，臨界尺寸)))及曝光機之光學條件(光學波長、數值孔徑、σ值等)之因素之透射率，即反映實際曝光環境之透射率(決定穿透光罩所照射之光量之有效之透射率)。例如，若半透光部之作為目標之有效透射率得以決定，且半透光部之圖案形狀及曝光環境下之光學條件得到固定，則可根據該有效透射率設計光罩之半透光部。
有效透射率TA 可使用與上述步驟2中求出之光阻膜105之作為目標之膜厚減薄量t對應的曝光量EL 、及光微影步驟中之曝光光線之曝光量ET ，並藉由以下式(1)而求出。再者，與光阻膜105之膜厚減薄量t對應之曝光量EL 可由上述步驟1中作成之光阻特性曲線求出，故使曝光量ET 為光微影步驟中實際曝光之曝光量即可。
TA =EL /ET 　…　(1)
可藉由於上述步驟3中決定半透光部之有效透射率TA ，而規定多調式光罩100之半透光部104之製作條件。當於多調式光罩100中設置有效透射率相互不同之複數個半透光部時，可根據各個半透光區域之光阻膜之膜厚減薄量，分別決定有效透射率TA 。
其次，根據所得之有效透射率TA ，製作多調式光罩(參照圖1(步驟4))。例如，藉由使至少形成於透明基板上之遮光膜圖案化，而製造具有特定之轉印圖案之多調式光罩100，該特定之轉印圖案於透明基板101上包括透光部102、遮光部103及使曝光光線之一部分透射之半透光部104。此時，半透光部104之透射率係根據上述步驟3中所得之有效透射率TA 而決定。
半透光部104之構成既可藉由使半透光膜成為均一膜而設置，亦可藉由形成將遮光膜或半透光膜在曝光條件下之解像臨界以下圖案化所得之微細圖案而設置。當藉由半透光膜形成半透光部104時，根據預先決定之有效透射率TA ，決定可實現該有效透射率TA 之膜透射率與圖案形狀即可。當以遮光膜或半透光膜之微細圖案形成半透光部時，根據預先決定之有效透射率TA ，決定可實現該有效透射率TA 之膜透射率與圖案形狀即可。再者，作為微細圖案，可藉由於半透光膜之半透光部中配置微細之透光部及/或遮光部而形成。
可藉由以上步驟，來製造多調式光罩。本實施形態係根據預先把握用於光微影步驟之光阻膜之特性且考慮顯影後之光阻圖案之形狀而決定之半透光部之有效透射率TA 來製作多調式光罩，因此，可製造能夠準確控制光阻圖案之形狀之多調式光罩。又，於本實施形態中，當顯影後於被轉印體上存在需要獲得之光阻圖案之膜厚(殘膜值)時，以藉由顯影而自光阻膜之初始膜厚減少之膜厚減薄值為基礎進行多調式光罩之設計，而並非以該殘膜值為基礎進行上述多調式光罩之設計。可藉由以此方式基於膜厚減薄值設計光罩，而易於進行設計。其原因在於，當使用正型光阻時，膜厚減薄值與曝光量之間具有直接之相關性。另一方面，殘膜值與曝光量之間並不存在直接相關性。
(實施形態2)
於本實施形態中，具體地說明根據上述圖1之步驟3中決定之有效透射率TA 來製作多調式光罩之半透光部之情形。
當使用半透光膜形成多調式光罩之半透光部時，根據預先獲得之有效透射率TA ，決定半透光部之膜透射率，並以實現該膜透射率之方式控制半透光膜之膜質或膜厚即可。再者，於本說明書中，膜透射率係指當於透明基板上形成半透光膜從而形成半透光區域時，相對曝光條件下之解像臨界極大之面積(例如20 μm見方以上)之半透光區域之透射率。因此，當多調式光罩之半透光部之圖案形狀極大時，作為「有效透射率÷半透光部之膜透射率」，可藉由控制半透光膜之膜質及膜厚來設計光罩。
另一方面，當半透光部之圖案形狀較小(面積及寬度微小)時，較佳為，考慮半透光部之圖案形狀或曝光光線之光學條件等，使有效透射率TA 反映半透光部之膜透射率。其原因在於：若半透光部之圖案形狀變小，則會因該半透光部之圖案之端部中產生之曝光光線之繞射影響，而於實際曝光時使半透光部之透射率產生變化。即，若於使用半透光膜形成光罩之半透光部時，藉由控制膜質及膜厚而將半透光部之膜透射率設定為與有效透射率TA 相同之值，則存在因半透光部之圖案形狀或曝光光線之波長等光學條件，而無法於實際曝光時獲得所需之有效透射率TA 之情形。此時，將導致第1光阻圖案之膜厚減薄量與預先決定之膜厚減薄量t不同。
因此，如上所述，根據預先獲得之有效透射率TA 、半透光部之圖案形狀、及曝光機之曝光條件，決定半透光部之膜透射率，並根據該膜透射率，形成半透光部，藉此，便可抑制因半透光部之圖案形狀或曝光條件而導致實際穿透半透光部之光之透射率偏離所需之有效透射率TA 而變動(使實際透射之透射光之透射率近似於所需之有效透射率TA )。於上述圖1中，決定半透光部之膜透射率之步驟可於決定有效透射率TA 之後(步驟3之後)進行。
通常，半透光部之圖案越微細或者曝光光線之波長越長，則與半透光部之膜透射率相比，實際透射之透射光之光強度分佈越低下。因此，於所需製造之多調式光罩中，半透光部之圖案形狀較小時，有效的是將形成於半透光部之半透光膜之膜透射率設定為高於預先獲得之有效透射率TA 。
再者，半透光部之圖案形狀較小時之該半透光部之膜透射率可藉由把握半透光部之特定之圖案形狀中之膜透射率、與對應於該膜透射率之有效透射率的相關性，並基於所把握之相關性而決定。例如，可藉由如下步驟把握半透光部之圖案形狀中之膜透射率與有效透射率之相關性，上述步驟係對形成有特定之測試圖案之測試光罩進行測試曝光，並藉由攝像機構取得該測試光罩之透射光圖案，再基於所得之透射光圖案，獲得透射光圖案資料之步驟；以及，根據該透射光圖案資料，獲得曝光條件下之測試圖案之有效透射率。藉此，便可根據所得之有效透射率或半透光部之圖案形狀，決定半透光部之膜透射率，從而決定形成於該半透光部之膜質、膜厚。又，於獲得透射光圖案資料之步驟中，使用包括遮光部、透光部及半透光部且具有半透光部之圖案形狀、形成半透光部之膜質或膜厚中之任一半透光部特性不同之複數個測試圖案的測試光罩，自利用複數個測試光罩所得之複數個透射光圖案資料，把握半透光部之特性與對應於該半透光部之特性之有效透射率的相關性，藉此，便可根據半透光部之圖案形狀、與所得之有效透射率，準確地決定形成於半透光部之膜質或膜厚。
又，可預先將半透光膜之圖案形狀、膜質、膜厚等半透光部特性、與對應於該半透光部特性之有效透射率之關係資料庫化，並根據該資料庫、半透光部之圖案形狀及預先獲得之有效透射率TA ，進行模擬，藉此，便可決定半透光部之膜透射率。例如，對包括遮光部、透光部及半透光部且半透光部之圖案形狀、形成該半透光部之膜質或膜厚中之任一半透光部特性不同之複數個測試光罩進行測試曝光，並藉由攝像機構取得該等測試光罩之透射光圖案。繼而，根據所得之透射光圖案，獲得透射光圖案資料，並根據該透射光圖案資料，獲得曝光條件下之有效透射率，藉此，便可按照固定之規則，將半透光部之特性、與對應於該半透光部特性之有效透射率資料庫化。藉此，便可根據半透光部之圖案形狀或所得之有效透射率，迅速決定形成於半透光部之膜質及膜厚。
(實施形態3)
於本實施形態中，說明包括有效透射率相互不同之第1半透光部及第2半透光部之多調式光罩之製造方法、及使用該多調式光罩實施光微影步驟之情形。
圖3係表示使用包括透光部202、遮光部203、有效透射率相互不同之第1半透光部204a及第2半透光部204b之多調式光罩200實施光微影步驟的情形。以下，說明用於圖3(A)~(C)所示之光微影步驟中之多調式光罩200之製造方法的一例。又，於以下說明中，對如下情形進行說明：於具有階差之被轉印體206上形成光阻膜205，使藉由第1半透光部204a之透射光而形成於被轉印體206之階差上之第1光阻圖案207之膜厚、與藉由第2半透光部204b之透射光而形成於被轉印體206上之第1光阻圖案207之膜厚形成為大致相等。
首先，根據上述圖1之步驟1~步驟3，把握光阻膜205之光阻特性之後(步驟1)決定光阻膜205之膜厚減薄量(步驟2)，從而分別決定對於曝光光線之第1半透光部204a與第2半透光部204b之有效透射率TA (步驟3)。此處，於顯影後，以第1半透光部204a區域之光阻圖案與第2半透光部204b區域之光阻圖案之膜厚大致相等之方式，決定第1半透光部之膜厚減薄值t1 與第2半透光部之膜厚減薄值t2 。於圖3所示之情形時，於具有階差之部分設置第1半透光部204a，因此為t1 <t2 。具體而言，使第2半透光部之膜厚減薄值t2 僅比第1半透光部之膜厚減薄值t1 高出被轉印體206之階差部分之膜厚(高度)即可。
其次，根據第1半透光部204a之膜厚減薄值t1 與第2半透光部204b之膜厚減薄值t2 ，分別決定第1半透光部204a之有效透射率TA 與第2半透光部204b之有效透射率TA 。其後，可根據所得之有效透射率TA 製作多調式光罩200(步驟4)。多調式光罩200之第1半透光部204a之膜透射率及第2半透光部204b之膜透射率係分別根據所得之有效透射率TA 而決定。再者，當於同一光罩中設置膜透射率不同之複數個半透光部時，分別控制形成於各半透光部之半透光膜之膜質及膜厚即可。又，如上述實施形態2所示，較佳為，於分別決定第1半透光部204a之有效透射率TA 與第2半透光部204b之有效透射率TA 之後，根據第1半透光部204a與第2半透光部204b各自之圖案形狀、曝光機之曝光條件，決定第1半透光部及/或第2半透光部之膜透射率，且根據該膜透射率，形成第1半透光部及/或第2半透光部。
如此般，即便製造包括有效透射率相互不同之第1半透光部與第2半透光部之多調式光罩，亦可藉由基於因顯影而比光阻膜之初始膜厚減少之膜厚減薄值，設計多調式光罩，而於具有階差之被轉印體上形成膜厚大致相等之光阻圖案。
再者，於上述說明中，表示了製造包括有效透射率相互不同之2種半透光部之多調式光罩之情形，但並不限定於此，亦可形成包括有效透射率相互不同之3種以上半透光部的多調式光罩。
(實施形態4)
於本實施形態中，參照圖4，說明使用多調式光罩製造電子元件之情形及該多調式光罩之製造方法。此處，作為一例，說明具有電晶體之液晶顯示裝置之製造製程。
首先，於絕緣表面300上形成導電層之後，於該導電層上形成第1光阻膜，並利用光微影步驟對該導電層進行蝕刻，藉此形成閘電極301(參照圖4(A))。其次，於閘電極301上依序積層形成閘極絕緣層302、非晶矽層303、雜質矽層304、及導電層305(參照圖4(B))。
繼而，於導電層305上形成第2光阻膜306之後(參照圖4(C))，利用第1多調式光罩307使第2光阻膜306顯影，藉此形成第2光阻膜306之第1光阻圖案308(參照圖4(D))。如上述圖2所示，第1多調式光罩307使用具有透明基板上包含透光部、遮光部及半透光部之特定之轉印圖案之構成即可，故可利用上述實施形態1、2所示之方法進行製造。
即，於把握用於第2光阻膜306之光阻之特性，決定半透光部區域之第2光阻膜之膜厚減薄值之後，由該膜厚減薄值決定半透光部之有效透射率TA ，並根據該有效透射率TA 製造第1多調式光罩307。再者，當半透光部之圖案形狀較小時，如上述實施形態2所示，考慮半透光部之圖案形狀或曝光光線之光學條件等，於求得半透光部之膜透射率時使用所得之有效透射率即可。
繼而，將第1光阻圖案308作為光罩，對導電層305、雜質矽層304、非晶矽層303進行蝕刻(參照圖4(E))。接著，將第1光阻圖案308灰化從而使該第1光阻圖案308整體減少，形成第2光阻膜306之第2光阻圖案309(參照圖4(F))。接著，將第2光阻圖案309作為光罩，對導電層305、雜質矽層304、非晶矽層303進行蝕刻，藉此，形成包括通道形成區域、源極區域、汲極區域、源極電極及汲極電極之薄膜電晶體(參照圖4(G))。再者，此處，作為一例，表示形成起到通道形成區域之作用之非晶矽層之一部分上形成有凹部之通道蝕刻型電晶體的情形。其次，於形成鈍化膜310之後，於該鈍化膜310上形成第3光阻膜311(參照圖4(H))。作為鈍化膜，可使用氮化矽膜等。又，第3光阻膜311係藉由塗佈法(旋塗法)而形成，因此，即便於階差上形成第3光阻膜311，該第3光阻膜311之表面亦大致平坦。
繼而，使用至少包括有效透射率相互不同之第1半透光部及第2半透光部之第2多調式光罩312，將第3光阻膜311顯影，藉此形成第3光阻膜311之第1光阻圖案313(參照圖4(I))。第2多調式光罩312使用具有透明基板上包含透光部、遮光部、第1半透光部及第2半透光部之特定之轉印圖案之構成即可，故可利用上述實施形態3所示之方法進行製造。即，於把握用於第3光阻膜311之光阻之特性，分別設定第1半透光部區域之第3光阻膜311之膜厚減薄值t1 及第2半透光部區域之第3光阻膜311之膜厚減薄值t2 之後，由該膜厚減薄值決定第1半透光部之有效透射率TA 及第2半透光部之有效透射率TA ，並根據該有效透射率TA 製造第2多調式光罩312。於顯影後，預先調整第1半透光部之膜厚減薄值t1 與第2半透光部之膜厚減薄值t2 (參照圖6)，以使第1半透光部區域之第1光阻圖案313與第2半透光部區域之第1光阻圖案313之膜厚(殘膜值)大致相等即可。再者，如上述實施形態2所示，於第1半透光部及/或第2半透光部之圖案形狀較小時，考慮第1半透光部及/或第2半透光部之圖案形狀或曝光光線之光學條件等，使所得之有效透射率TA 反映第1半透光部及/或第2半透光部之膜透射率即可。
其次，將第1光阻圖案313作為光罩，對鈍化膜310進行蝕刻，使起到源極電極或汲極電極之作用之導電層之一部分露出(參照圖4(J))。其次，將第1光阻圖案313灰化而使厚度整體縮小，形成第3光阻膜之第2光阻圖案314(參照圖5(K))。此處，由於以第1半透光部區域之第1光阻圖案313與第2半透光部區域之第1光阻圖案313之膜厚大致相等之方式形成，因此，可藉由灰化而完全去除形成於上述兩區域中之第1光阻圖案。其次，以與起到源極電極或汲極電極之作用之導電層電性連接之方式，形成透明導電層315(參照圖5(L))。此時，透明導電層315亦形成於第3光阻膜之第2光阻圖案314上。作為透明導電層315，可使用具有透光性之導電層(例如ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅)等)。其次，藉由去除第3光阻膜之第2光阻圖案314(剝離)，而形成像素電極316(參照圖5(M))。其後，可藉由在與對向基板之間設置液晶材料而形成液晶顯示裝置。
如本實施形態所示，可藉由使用多調式光罩，而使電子元件之製造製程簡化，並且削減構件成本。又，可藉由使用根據預先獲得之有效透射率TA 所製造之多調式光罩，而於光微影步驟中準確進行光阻圖案之形狀控制，從而提昇再現性及穩定性。其結果，可提昇電子元件之性能穩定性，且降低製造成本。
再者，本發明並不限定於上述實施形態1~實施形態4，可適當變更實施。又，實施形態1~實施形態4可適當組合實施。例如，上述實施形態中之材質、圖案構成、構件個數、尺寸、處理順序等係為一例，可於發揮本發明效果之範圍內進行各種變更。除此以外，只要不脫離本發明之目的範圍，便可適當變更實施。
[實施例]
本實施例係表示製造包括有效透射率相互不同之第1半透光部與第2半透光部之多調式光罩，並使用該多調式光罩進行光微影步驟之情形。再者，本實施例係針對下述情形實施，即，於具有階差之被轉印體上形成光阻膜，並經由第1半透光部，使形成於被轉印體之具有階差之部分之光阻膜曝光，且經由第2半透光部，使形成於不具有階差之部分之光阻膜曝光(參照圖3)。又，本實施例係改變被轉印體之階差之膜厚(高度)、第1半透光部與第2半透光部之圖案形狀後，製造以下4種多調式光罩(多調式光罩(a)~多調式光罩(d))，且使用各個多調式光罩實施光微影步驟。
首先，表示需要設計之多調式光罩(a)~(d)。
多調式光罩(a)
‧　第1半透光部區域中之被轉印體之階差：0.4 μm
‧　第1半透光部之圖案形狀：50 μm見方以上
‧　第2半透光部之圖案形狀：50 μm見方以上
多調式光罩(b)
‧　第1半透光部區域中之被轉印體之階差：0.4 μm
‧　第1半透光部之圖案形狀：由遮光部包圍之寬度4.0 μm
‧　第2半透光部之圖案形狀：50 μm見方以上
多調式光罩(c)
‧　第1半透光部區域中之被轉印體之階差：0.2 μm
‧　第1半透光部之圖案形狀：50 μm見方以上
‧　第2半透光部之圖案形狀：由遮光部包圍之寬度4.0 μm
多調式光罩(d)
‧　第1半透光部區域中之被轉印體之階差：0.2 μm
‧　第1半透光部之圖案形狀：由遮光部包圍之寬度4.0 μm
‧　第2半透光部之圖案形狀：由遮光部包圍之寬度8.0 μm
其次，對求出上述多調式光罩(a)~(d)之第1半透光部之膜透射率及第2半透光部之膜透射率，製作該多調式光罩(a)~(d)之方法進行說明。
首先，於製作各個多調式光罩(a)~(d)之前之階段，以下述方式設定實際實施之光微影步驟之條件。
曝光機光學條件：NA=0.08、σ=0.8、曝光波長(各波長之強度比例為g射線/h射線/i射線=1.0/1.0/1.0)
光微影步驟中之曝光量：120 mJ/cm2
光阻膜：正型光阻
光阻膜之初始膜厚：2.4 μm
再者，上述光微影步驟之條件係於各個多調式光罩(a)~(d)中共通。
繼而，把握用於光微影步驟中之光阻之特性。本實施例係於上述曝光機光學條件下對初始膜厚為2.4 μm之正型光阻照射曝光光線，並求出該曝光光線之曝光量、與顯影所得之光阻之膜厚減薄量的關係，藉此，作成光阻特性曲線(參照圖7)。於圖7中，橫軸表示上述曝光機光學條件下之曝光光線之曝光量，縱軸表示相對曝光光線之曝光量之光阻之膜厚減薄量。
其次，以使顯影後之第1半透光部區域之光阻圖案與第2半透光部區域之光阻圖案之殘膜值相同之方式，決定第1半透光部區域之光阻之目標膜厚減薄量t1 與第2半透光部區域之光阻之目標膜厚減薄量t2 。本實施例係以使光阻圖案之殘膜值達到0.8 μm之方式，分別決定多調式光罩(a)~(d)之第1半透光部區域之光阻之目標膜厚減薄量、與第2半透光部區域之光阻之目標膜厚減薄量之後，分別以下述方式求出對應於目標膜厚減薄量之有效透射率TA 。再者，各個有效透射率TA 可於由光阻特性曲線求出對應於各個目標膜厚減薄量之曝光量之後，藉由使用上述式(1)而決定。
多調式光罩(a)
‧　第1半透光膜之膜厚減薄量t1 ：1.2 μm(有效透射率
TA =42.2 mJ/120 mJ=35.2%)
‧　第2半透光膜之膜厚減薄量t2 ：1.6 μm(有效透射率
TA =52.1 mJ/120 mJ=43.4%)
多調式光罩(b)
‧　第1半透光膜之膜厚減薄量t1 ：1.2 μm(有效透射率
TA =42.2 mJ/120 mJ=35.2%)
‧　第2半透光膜之膜厚減薄量t2 ：1.6 μm(有效透射率
TA =52.1 mJ/120 mJ=43.4%)
多調式光罩(c)
‧　第1半透光膜之膜厚減薄量t1 ：1.4 μm(有效透射率
TA =47.2 mJ/120 mJ=39.3%)
‧　第2半透光膜之膜厚減薄量t2 ：1.6 μm(有效透射率
TA =52.1 mJ/120 mJ=43.4%)
多調式光罩(d)
‧　第1半透光膜之膜厚減薄量t1 ：1.4 μm(有效透射率
TA =47.2 mJ/120 mJ=39.3%)
‧　第2半透光膜之膜厚減薄量t2 ：1.6 μm(有效透射率
TA =52.1 mJ/120 mJ=43.4%)
其次，分別如下所述求出多調式光罩(a)~(d)之第1半透光膜之膜透射率與第2半透光膜之膜透射率，製造光罩。
於多調式光罩(a)中，由於第1半透光部之圖案形狀與第2半透光部之圖案形狀充分大，因此，可將有效透射率與膜透射率設為等值。本實施例係將第1半透光部之膜透射率設為35%(有效透射率TA 35.2%)，將第2半透光部之膜透射率設為43%(有效透射率TA 43.4%)，製作多調式光罩(a)。
於多調式光罩(b)中，由於第1半透光部之圖案形狀較小，因此基於有效透射率TA ，並藉由模擬而求出膜透射率。此時之第1半透光部之空間像模擬結果表示於圖8(A)中。於圖8(A)中，橫軸表示半透光膜之配置，縱軸表示圖案形狀之寬度為4.0 μm且膜透射率為40%時之有效透射率。另一方面，由於第2半透光部之圖案形狀充分大，因此，可將有效透射率TA 與膜透射率設為等值。其結果，本實施例係將第1半透光部之膜透射率設為40%(有效透射率TA 35.2%)，將第2半透光部之膜透射率設為43%(有效透射率TA 43.4%)，製作多調式光罩(b)。
於多調式光罩(c)中，由於第1半透光部之圖案形狀充分大，因此，可將有效透射率與膜透射率設為等值。另一方面，由於第2半透光部之圖案形狀較小，因此，基於有效透射率，並藉由模擬而求出膜透射率。此時之第2半透光部之空間像模擬結果表示於圖8(B)中。於圖8(B)中，橫軸表示半透光膜之配置，縱軸表示圖案形狀之寬度為4.0 μm且膜透射率為49%時之有效透射率。其結果，本實施例係將第1半透光部之膜透射率設為39%(有效透射率TA 39.3%)，將第2半透光部之膜透射率設為49%(有效透射率TA 43.4%)，製作多調式光罩(c)。
於多調式光罩(d)中，由於第1半透光部之圖案形狀與第2半透光膜之圖案形狀較小，因此，基於有效透射率TA ，並藉由模擬而求出膜透射率。此時之第1半透光部與第2半透光部之空間像模擬結果表示於圖8(C)中。於圖8(C)中，橫軸表示半透光膜之配置，縱軸表示圖案形狀之寬度為4.0 μm且膜透射率為43%時之有效透射率TA 、圖案形狀之寬度為8.0 μm且膜透射率為44%時之有效透射率。其結果，本實施例係將多調式光罩(d)之第1半透光部之膜透射率設為43%(有效透射率TA 39.3%)，將第2半透光部之膜透射率設為44%(有效透射率TA 43.4%)，製作多調式光罩(d)。再者，於多調式光罩(d)中，第1半透光部之膜透射率與第2半透光膜之膜透射率之差為1%，因此，可以相同膜透射率製作光罩。
使用製作之多調式光罩(a)~(d)進行光微影步驟之情形之結果表示於表1中。
根據表1之結果，可將多調式光罩(a)~(d)之第1半透光部區域之光阻圖案之殘膜值與第2半透光部區域之光阻圖案之殘膜值設為等值(0.8 μm左右)。
100、200．．．多調式光罩
101．．．透明基板
102、202．．．透光部
103、203．．．遮光部
104．．．半透光部
105、205．．．光阻膜
106、206．．．被轉印體
107、207、308、313．．．第1光阻圖案
108、208、309、314．．．第2光阻圖案
204a．．．第1半透光部
204b．．．第2半透光部
300．．．絕緣表面
301．．．閘電極
302．．．閘極絕緣層
303．．．非晶矽層
304．．．雜質矽層
305．．．導電層
306．．．第2光阻膜
307．．．第1多調式光罩
310．．．鈍化膜
311．．．第3光阻膜
312．．．第2多調式光罩
315．．．透明導電層
316．．．像素電極
t．．．膜厚減薄量
t0 ．．．光阻膜105之初始膜厚值
t1 ．．．第1半透光部之膜厚減薄值
t2 ．．．第2半透光部之膜厚減薄值
圖1係說明多調式光罩之製造方法之順序之一例的圖；
圖2(A)-(D)係說明使用多調式光罩進行光微影步驟之情形的圖；
圖3(A)-(C)係說明使用多調式光罩進行光微影步驟之情形的圖；
圖4(A)-(J)係說明使用有多調式光罩之電子元件之製造方法的圖；
圖5(K)-(M)係繼圖4說明使用有多調式光罩之電子元件之製造方法的圖；
圖6係說明適用於電子元件之製造方法的多調式光罩之一例的圖；
圖7係說明光阻特性曲線的圖；及
圖8(A)-(C)係表示半透光膜之配置與有效透射率的圖。
(無元件符號說明)

Claims (7)

  1. 一種多調式光罩之製造方法，該多調式光罩係具有包括透光部、遮光部及使曝光光線之一部分透射之半透光部的特定之轉印圖案，且該方法係使上述特定之轉印圖案轉印於進行蝕刻加工之被轉印體上所形成之光阻膜，使上述光阻膜形成作為上述蝕刻加工中之光罩之光阻圖案，且，上述多調式光罩之製造方法包括下述步驟：把握用於上述光阻膜之光阻之關於相對於上述曝光光線之曝光量之膜厚減薄量的光阻特性；定出藉由上述半透光部之透射光而形成於上述被轉印體上之光阻圖案之上述光阻膜相對於初始膜厚的膜厚減薄量t，根據上述膜厚減薄量t及上述光阻特性，決定上述半透光部之對上述曝光光線之有效透射率；以及根據上述有效透射率，使至少形成於透明基板上之遮光膜圖案化，藉此，形成上述半透光部。
  2. 如請求項1之多調式光罩之製造方法，其中根據上述經決定之有效透射率、上述半透光部之圖案形狀、及曝光機之曝光條件，決定上述半透光部之膜透射率，且根據上述半透光部之膜透射率，形成上述半透光部。
  3. 如請求項1之多調式光罩之製造方法，其中上述半透光部係於透明基板上形成有具有用於上述多調式光罩之曝光的曝光機之解像臨界以下之尺寸的遮光膜圖案。
  4. 如請求項1之多調式光罩之製造方法，其中上述半透光部係於透明基板上形成有半透光膜。
  5. 如請求項1之多調式光罩之製造方法，其中上述多調式光罩之半透光部係包括有效透射率相互不同之第1半透光部及第2半透光部，且多調式光罩之製造方法包括：定出藉由上述第1半透光部及上述第2半透光部之透射光而分別形成於上述被轉印體上之光阻圖案之上述光阻膜相對於初始膜厚的膜厚減薄量t1 及t2 ，根據上述膜厚減薄量t1 及t2 與上述光阻特性，分別決定上述第1半透光部之有效透射率與上述第2半透光部之有效透射率之步驟。
  6. 一種圖案轉印方法，其係使用由如請求項1至5中任一項之多調式光罩之製造方法製作之多調式光罩，對被轉印體上之光阻膜進行曝光，藉此於上述被轉印體上形成光阻圖案。
  7. 一種圖案轉印方法，其包括下述步驟：於具有階差之被轉印體上形成光阻膜；以及使用多調式光罩，對上述被轉印體上之上述光阻膜進行曝光，藉此，於上述被轉印體上形成光阻圖案；且，使用由如請求項5之製造方法製作之多調式光罩作為上述多調式光罩，使上述光阻圖案之各個階差上所形成之光阻的殘膜值形成為大致相等。
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