TWI547751B - 大型相位移遮罩及大型相位移遮罩之製造方法 - Google Patents

Description

大型相位移遮罩及大型相位移遮罩之製造方法

本發明係關於一種光罩，尤其係關於一種於液晶顯示裝置、電致發光(EL，ElectroLuminescence)顯示裝置等主動矩陣(active matrix)式顯示裝置之製造中使用的大型光罩及大型光罩之製造方法。

於平板顯示器(簡記為FPD(Flat Panel Display))之製造中使用之光罩之規格之變化係以於使用有液晶顯示裝置(LCD(簡記為Liquid Crystal Display))之薄型電視中觀察到之大畫面化及高精細化為代表。關於大畫面化，於液晶之薄型電視之量產開始之1990年左右用於製造中之稱為第1代之玻璃基板之尺寸為300 mm×400 mm，於2002年左右開始用於製造中之第5代玻璃基板之尺寸為1100 mm×1300 mm，2006年左右開始用於製造中之第8代玻璃基板之尺寸達到2140 mm×2460 mm。

液晶顯示裝置之高精細化最初係於個人電腦用顯示器中高像素化有所發展。視頻圖形陣列(VGA，Video Graphics Array)顯示器為640×480像素，擴展圖形陣列(XGA，Extended Graphics Array)顯示器為1024×768像素，於超級擴展圖形陣列(SXGA，Super Extended Graphics Array)顯示器中為1280×1024像素，極速擴展圖形陣列(UXGA，Ultra Extended Graphics Array)顯示器為1600×1200像素。伴隨該等高像素化，像素間距亦自0.33 mm發展為0.24mm、0.20 mm而不斷微細化。進而，於智慧型手機(smart phone)等中，於4.5型中為1280×720像素，像素間距達到0.077 mm(329 ppi)。又，高畫質電視(HDTV，High Definition Television)為1920×1080像素，亦存在進一步內插像素而使像素數為HDTV之4倍之3840×2160像素(稱為4 K液晶面板)的顯示器。

以下對製造如上所述之液晶顯示裝置之曝光裝置、或於曝光裝置中使用之光罩進行說明。作為具有代表性之液晶顯示裝置的彩色薄膜電晶體(TFT，Thin Film Transistor)液晶顯示裝置之單元係將液晶封入至分別製造之彩色濾光片與TFT陣列基板之間而組成。進而，於液晶顯示單元中，裝入將影像信號轉換為TFT之驅動信號並加以供給之周邊驅動電路及背光源，而製成液晶顯示模組。

於TFT陣列基板製造步驟之各步驟中使用之圖案係利用倍率為1比1之等倍之大型遮罩於等倍之投影型曝光裝置(亦稱為投影曝光裝置)中曝光而形成。目前，利用該大型遮罩之等倍之投影曝光方式為生產性良好且高精度地對TFT陣列基板進行圖案形成之標準之製造方法。再者，於彩色濾光片之圖案形成中，於成本方面有利之接近式曝光方式為標準之製造方法。接近式曝光係將遮罩與曝光對象以數十μm ~100 μm左右之間隙接近配置，且自遮罩之後方照射平行光之曝光方式。

TFT陣列基板用之大型遮罩最初以350 mm×350 mm之尺寸開始，隨著於TFT陣列基板之製造中使用之等倍之投影型曝光裝置之大型化而不斷大尺寸化。於用於TFT陣列基板之製造之等倍之投影型曝光裝置中，有為將遮罩之圖案投影曝光至工件而使用反射鏡系統之鏡面投影曝光方式、及使用透鏡系統之透鏡投影曝光方式之2種。根據各曝光裝置之規格，使用之大型遮罩之尺寸不同，對於第5代玻璃基板，於鏡面投影曝光方式中使用520 mm×610 mm之尺寸之大型遮罩，於透鏡投影曝光方式中使用800 mm×920 mm之尺寸之大型遮罩。進而，對於第8代玻璃基板，於鏡面投影曝光方式中使用850 mm×1400 mm之尺寸之大型遮罩，於透鏡投影曝光方式中使用1220 mmx1400 mm之尺寸之大型遮罩。本案中係將一邊為350 mm以上之光罩設為大型遮罩。

通常之半導體用之遮罩(6英吋光罩)之對角線之長度為約215 mm，與此相對，上述大型遮罩之對角線之長度於第1代遮罩中為495 mm，於第5代之鏡面投影曝光方式中為約801 mm，於第8代之透鏡投影曝光方式用大型遮罩中大型化至1856 mm。

如上所述，用於TFT陣列基板之圖案形成之大型遮罩係相對於半導體晶圓用之遮罩以對角線之長度之比表示為2.3 倍至8.6倍之尺寸。進而，描畫時間、檢查時間等與製造成本直接相關之面積比為4.4倍至72倍。根據因此種大尺寸而產生之成本方面之要求，大型遮罩先前為二元遮罩(binary mask)，層結構包括積層於石英玻璃上之以鉻為主成分之遮光膜、及積層於遮光膜上之以氧化鉻或氮氧化鉻為主成分之抗反射膜之2層。再者，需要大型二元遮罩之遮光膜之曝光波長下之透光率為0.1%以下、且抗反射膜之反射率為30%以下之性能。

如上所述，TFT陣列基板大型化，另一方面，近年來要求圖案之微細化。即，要求接近曝光裝置之解像極限之微細圖案於曝光區域整體中均一地成像。尤其係TFT陣列基板之閘極電極及源極汲極電極、接觸孔用之光罩要求圖案之微細化。然而，於液晶面板之製造中使用之大型投影曝光裝置之透鏡系統之數值孔徑較小為0.1左右，解像度之極限亦為3.0 μm，從而於微細圖案之形成中存在極限。

若使用形成有曝光裝置之解像極限以下之微細之線與間隙(L/S，line and space)圖案的二元型之光罩對光阻劑曝光，則於成像面，與光罩上之線(遮光)之部分及間隙(透過)之部分對應之曝光強度之振幅較小，與間隙(透過)部對應之部分之曝光量未達到光阻劑之感度之閾值，結果，即便使光阻劑顯影，亦無法形成圖案。

作為針對上述課題之先前技術之解決方法之一，於專利文 獻1(日本專利特開2009-4242753號廣報)中提出有使用灰色調遮罩之方法。利用引用專利文獻1中記載之圖1的圖7、及為說明圖7而追加之模式性地表示曝光光量分佈之圖8進行說明。

如圖7(a)所例示般，先前技術中例示之光罩70係於透明基板71上形成有利用不具有微細圖案之遮光膜72的遮光部74、利用不具有微細圖案之半透光膜73的半透光部75、利用半透光膜73之微細圖案部76(包括透光部及利用半透光膜73之半透光部)、透光部77(透明基板71露出)之4個區域。

若利用上述先前技術中例示之光罩70及曝光光5進行曝光，將圖案轉印至被轉印體80上之正型之光阻膜83，則如圖7(b)所示，於被轉印體80上形成包括顯影後之厚膜之殘膜區域83a、薄膜之殘膜區域83b、與上述光罩70上之微細圖案部76對應之微細圖案區域83c、及實質上無殘膜之區域83d的轉印圖案(光阻圖案)。再者，圖7中之符號82a、82b表示被轉印體80中之積層於基板81上之膜。

於圖8中，圖示並說明半透過膜之微細圖案76之效果。即，如普通之二元遮罩般，關於利用遮光膜形成微細圖案之情形時之曝光光量之分佈形狀84c，由於圖案未於微細狀態下解像，故而即便於與透光部對應之曝光量之波峰部分，亦未達到正型光阻劑脫落之曝光量85，而未形成圖案(圖 8(b))。與此相對，於利用具有半透過膜之微細圖案76之光罩70進行曝光及轉印之情形時，曝光光之透光量大於利用普通之二元遮罩之遮光膜的微細圖案部之曝光光量之透光量。因此，利用半透過膜形成微細圖案之情形時之曝光光量之分佈形狀83c係於與透光部對應之曝光量之波峰之部分達到正型光阻劑脫落之曝光量85，即便為微細之圖案，亦可獲得充分之曝光量而將圖案83c形成於光阻劑上(圖8(a))。

另一方面，於使用此種先前技術之光罩70且藉由曝光轉印半透光膜73之微細圖案76時，曝光光之透光量大於利用普通之二元遮罩之遮光膜的遮光圖案部之曝光光量之透光量，曝光光量分佈之對比度降低。因此，轉印利用半透過膜的微細圖案部76之情形時之被轉印體上之微細圖案區域83c之光阻殘膜值小於與轉印通常之遮光膜圖案之情形時對應之厚膜殘膜區域83a之光阻殘膜值。因此，為適當地進行之後之被轉印體之蝕刻製程，而必需調整曝光量同時精細地調整曝光後之光阻劑之顯影製程中之條件，且較佳地調節微細圖案區域83c之光阻殘膜值，而成為導致曝光轉印步驟困難之主要原因。以上，以正型光阻劑為例進行了說明，於負型光阻劑之情形時亦同樣需要曝光顯影條件之精細之調整。

[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

如上所述，於以液晶顯示裝置為代表之平板顯示器之製造中使用之光罩之大型化不斷發展，另一方面，平板顯示器之顯示像素間距之微細化不斷發展，對光罩之轉印圖案之微細化之要求亦變強烈。

本發明之課題在於提供一種於藉由用於液晶顯示面板之製造中之大型投影曝光裝置將圖案轉印至被轉印體時，提高成像面上之微細圖案之曝光光量分佈之對比度進行轉印的適合大型光罩之結構之相位移遮罩，同時提供其製造方法。

(第1手段)

本發明之第1手段係一種大型相位移遮罩(以下，有簡稱為相位移遮罩進行說明之情形)，其包括透明基板、及形成於上述透明基板上之半透明的半透明相位移膜(以下，有簡稱為相位移膜進行說明之情形)，且包括上述透明基板露出之透過區域、及於上述透明基板上僅設置有上述相位移膜之半透明相位移區域(以下，有簡稱為相位移區域進行說明之情形)，且包括鄰接地配置有上述透過區域與上述半透明相位移區域之遮罩圖案，且透過上述半透明相位移區域之曝光 光之相位相對於透過上述透過區域之曝光光之相位反轉，於將上述透過區域之曝光光之透光率設為100%時，上述半透明相位移區域之曝光光之透光率為4%至30%之範圍之值。

藉由使用上述第1手段之結構之相位移遮罩，可容易地製作對微細圖案提高曝光圖案之對比度之大型遮罩。進而，若上述半透明相位移區域之曝光光之透光率小於4%，則利用相位移提高對比度之效果較小，若上述半透明相位移區域之曝光光之透光率大於30%，則遮光功能不足，而產生半透明相位移區域整體之光阻劑感光之可能性。

(第2手段)

本發明之第2手段係如第1手段之大型相位移遮罩，其中，包括於上述半透明相位移區域之兩側鄰接地配置有上述透過區域之圖案，上述半透明相位移區域之寬度為1 μm至5 μm之範圍之寬度。

根據第2手段，於大型相位移遮罩中，可防止產生明顯之側峰(side peak)，且可防止於將遮罩圖案曝光顯影至感光性光阻劑時於正型光阻劑表面產生凹部、或應除去之負型光阻劑較薄地殘留於加工基板之表面。

(第3手段)

本發明之第3手段係如第1或2手段中任一項之大型相位移遮罩，其中，上述半透明相位移膜為包含鉻及鉻化合物之單層或2層之結構。

根據第3手段，藉由半透明相位移膜包括鉻及鉻化合物，可利用濕式蝕刻進行半透明相位移膜之圖案形成，因此，抑制大型相位移遮罩之製造成本之效果較大。

(第4手段)

本發明之第4手段係如第1至3手段中任一項之大型相位移遮罩，其中，上述半透明相位移膜之厚度為0.1 μm至0.14 μm之範圍之厚度。

根據第4手段，藉由使作為利用大型遮罩於液晶顯示裝置用之曝光裝置中進行曝光時之光源的超高壓水銀燈之g射線、h射線、i射線透過上述厚度之相位移膜，而使相位相對於穿過透過區域之光反轉，從而可良好地獲得於成像面使曝光圖案之對比度提高之相位移之效果。

(第5手段)

本發明之第5手段係如第1至4手段中任一項之大型相位移遮罩，其中，包括形成於上述透明基板上之遮光膜、及以覆蓋上述遮光膜之方式形成之半透明之第2半透明相位移膜，且包括配置有遮光區域及第2半透明相位移區域之遮罩圖案，該遮光區域係積層設置有上述遮光膜與上述第2半透明相位移膜，該第2半透明相位移區域設置於上述遮光區域與上述透過區域之間且僅設置有上述第2半透明相位移膜，且透過上述第2半透明相位移區域之曝光光之相位相對於透過上述透過區域之曝光光之相位反轉。

根據第5手段，藉由除包括透過區域、半透明相位移區域以外，亦包括配置有遮光區域及第2半透明相位移區域之遮罩圖案，可良好地曝光具有各種寬度之光阻劑進行圖案化。

(第6手段)

本發明之第6手段係一種大型相位移遮罩之製造方法，其包括以下步驟：準備帶感光性光阻劑之坯料(blanks)，該帶感光性光阻劑之坯料係於在透明基板之一面積層以鉻及鉻化合物為材料之半透明相位移膜而成之坯料上塗佈有感光性光阻劑；及 利用描畫裝置將所需之圖案曝光至上述帶感光性光阻劑之坯料，進行顯影後，進行濕式蝕刻，除去感光性光阻劑，而使上述半透明相位移膜形成圖案。

根據本發明之第6手段，由於可以1次濕式蝕刻進行半透明相位移膜之圖案形成，故而抑制大型相位移遮罩之製造成本之效果較大。

藉由使用本發明之大型相位移遮罩，可於大面積之區域內，對微細圖案提高半透明相位移區域與透過區域之成像面上之對比度。進而，由於利用濕式蝕刻使相位移膜形成圖案，故而可減少大型相位移遮罩之製造成本。

以下，參照圖式，對本發明之大型相位移遮罩之結構、及 其製造方法之實施形態進行說明。

圖1(a)係模式性地表示本發明之大型相位移遮罩之一實施形態之構造之剖面圖。圖1(b)及圖1(c)係表示本發明之實施形態之大型相位移遮罩之曝光光之振幅及強度下之作用之圖。圖2(a)~(d)係說明半透明相位移區域之圖案之寬度與曝光強度分佈形狀之關係之比較例之圖。

(大型相位移遮罩之結構)

如圖1(a)所示，本發明之大型相位移遮罩10之結構係包括透明基板1、及形成於上述透明基板1上之半透明相位移膜2，包括上述透明基板1露出之透過區域3、及於上述透明基板1上僅設置有上述半透明相位移膜2之半透明相位移區域4，且包括上述透過區域3與上述半透明相位移區域4鄰接之圖案，且透過上述半透明相位移區域4之曝光光之相位相對於透過上述透過區域3之曝光光之相位反轉。此處，所謂大型相位移遮罩係指至少其一邊之長度為350 mm以上之遮罩。

(相位移遮罩之曝光強度分佈模型)

其次，說明透過大型相位移遮罩之曝光光之於成像面上之光強度分佈(亦簡稱為「曝光強度分佈」)之模型。圖1(b)表示大型相位移遮罩之成像面(具體而言為感光性光阻劑面)上之光振幅分佈，圖1(c)表示大型相位移遮罩之成像面上之曝光強度分佈。光之強度係對光之振幅進行平方而獲得，光 之振幅伴隨其相位而成為正負之值，與此相對，光之強度(與能量相同)僅表現正值。又，曝光光5如圖1(a)所示般自透明基板1側向半透明相位移膜2之方向照射。作為曝光光5，可自超高壓水銀燈之g射線(波長為436 nm)、h射線(波長為405 nm)、i射線(波長為365 nm)、KrF準分子雷射(波長為248 nm)、ArF準分子雷射(193 nm)中選擇使用。就實用方面而言，由於TFT陣列基板之圖案形成為大面積，且曝光光需要大光量，故而使用僅含i射線、包含h射線、i射線之2波長、或包含g射線、h射線、i射線之3波長之曝光光。

將曝光光5透過大型相位移遮罩10、通過曝光裝置之成像光學系統(未圖示)而於光阻劑上之成像面成像時之光振幅分佈示於圖1(b)之實線15，將光強度分佈示於圖1(c)之實線16。作為比較例，將使用遮光膜代替半透明相位移膜2之情形時之成像面上之光強度分佈示於圖1(c)之虛線17。

曝光光5可分為透過大型相位移遮罩10之右側之透過區域3a之光11a、透過半透明相位移區域4之光11c、透過左側之透過區域3b之光11b。具有如下光振幅分佈形狀，即，透過大型相位移遮罩10之曝光光11a於透過區域3a中係透光率為100%之透過光，於除3a以外之區域(遮光側)，透過光為零，曝光光11b於透過區域3b中係透光率為100%之透過光，於除3b以外之區域，透過光為零，曝光光11c於半 透明相位移區域4中係透光率為T%之透過光，於半透明相位移區域以外，透過光為零。該等分為3束之曝光光11a、11b、11c分別通過曝光裝置之成像透鏡(未圖示)，而於成像面形成3個光振幅分佈形狀12a、12b、14(於圖1(b)中以虛線表示)，使3個光振幅分佈形狀相加所得之值成為利用大型相位移遮罩10於曝光裝置中成像之光振幅分佈形狀15(稱為疊加之原理)。

另一方面，若將透過半透明相位移區域4而成像之光振幅分佈14除外，僅取得光振幅分佈12a與12b之和，則成為透過將半透明相位移膜4置換為遮光膜之二元遮罩之曝光光之於成像面上之光振幅分佈。

使穿過透過區域3a之曝光光11a於曝光裝置中成像之成像面之光振幅分佈12a之形狀係因曝光光之波長λ、成像透鏡之數值孔徑NA及成像透鏡之像差(即自理想之成像性能之偏差)而形成。成像面之光振幅分佈12a之形狀係以投影至成像面之透過區域3a之邊界為基準位置，於上述基準位置(邊界)之兩側，自透過區域3a側向半透明相位移區域4側(相當於遮光側)緩慢地減少，一旦成為負之光振幅(即相位反轉)而成為負波峰13a後，光振幅逐漸接近於零。超過如上所述之光透過區域之邊界而於遮光側擴展之光係稱為旁瓣，於旁瓣之分佈形狀中，將振幅成為最大之極值之部分13a稱為旁瓣之波峰。旁瓣之波峰13a之位置與曝光裝置之 光學性能有關，且形成於與光透過區域之邊界相距與曝光波長λ成比例、與數值孔徑NA成反比例之距離(即與λ/NA成比例之距離)處。即，旁瓣之波峰係形成於以由曝光波長λ及曝光裝置之透鏡之特性決定之距離遠離光罩圖案之光透過區域之邊界位置的位置。

使穿過透過區域3b之曝光光11b於曝光裝置中成像之成像面之光振幅分佈12b之形狀係使上述光振幅分佈12a之形狀左右反轉且以透過區域3b與半透明相位移區域4之邊界為基準位置進行配置之光振幅分佈形狀，且與旁瓣之波峰13a對應地具有旁瓣之波峰13b。旁瓣之波峰13b之光振幅與旁瓣之波峰13a同樣地為相位反轉所得之負值。

使透過半透明相位移區域4且相位反轉之曝光光11c於曝光裝置中成像之成像面之光振幅分佈14之形狀係以半透明相位移區域之邊界為基準而光振幅於其兩側緩慢地減少，且整體上成為相位反轉之具有吊鐘狀之擴展之光振幅分佈形狀。

透過大型相位移遮罩整體之曝光光通過曝光裝置之成像透鏡而於成像面成像之光振幅分佈形狀15係利用疊加定律將與3個區域對應之光振幅分佈12a、12b、14與半透明相位移區域4之寬度W對應地配置、並相加而求出。具體而言，由於半透明相位移區域4之寬度W亦為右側之透過區域3a之邊界、與左側之透過區域3b之邊界之距離，故而使 與右側之透過區域3a對應之成像面上之光振幅分佈12a、與同左側之透過區域3b對應之成像面上之光振幅分佈12b的2個光振幅分佈相隔基準位置之距離W而相加(疊加)，進而加上與半透明相位移區域4對應之成像面上之光振幅分佈14，而獲得成像面上之光分振幅布15。

(對比度提昇)

圖1(c)所示之成像面上之光強度分佈16係對光振幅15進行平方而求出。因此，即便於光振幅中存在負之部分，光強度亦始終為正。光強度分佈17係表示將半透明相位移區域4置換為遮光區域之情形時之成像面上之光強度分佈。由於半透明相位移區域4之光振幅之相位反轉而成為負值，故而成像面上之光強度分佈16中之光透過區域之邊界部附近之旁瓣得以消除，與無半透明相位移區域4之情形時之光強度分佈17相比，更強調暗部，而使圖案之對比度提昇。由於若圖案之寬度W窄，則旁瓣之光振幅增強，故而必需使將其消除之相位反轉之光振幅變強，且必需將半透明相位移部4之透光率T設定得較高。根據上述半透明相位移區域4之效果，將強調光強度分佈之暗部之效果示於圖1(c)之斜線部18。

(側峰之減輕)

其次，對半透明相位移區域4之寬度W及旁瓣之波峰對成像面之光振幅分佈15及光強度分佈16之影響進行說明。 旁瓣係因曝光裝置之曝光波長及成像透鏡而產生，旁瓣之波峰(13a、13b)產生於與光透過區域(3a、3b)之邊界部相距固定距離之位置。該旁瓣之波峰之光振幅之相位反轉，透過半透明相位移區域4，與相位反轉之曝光光11c於成像面相互增強光振幅，而使曝光強度較強之點狀或線狀之區域產生(稱為側峰)。此種側峰並非於成像面對光阻劑形成圖案之程度之光強度，但使其於某程度上感光，於正型光阻劑之情形時，於顯影時，光阻劑表面之一部分熔化而形成凹部，或於負型光阻劑之情形時，應除去之光阻劑呈點狀或線狀地較薄地殘留於加工基板之表面。此種光阻劑表面之凹部或光阻劑殘留於半導體生產步驟之光阻圖案檢查中被判定為缺陷，而成為半導體生產步驟之障礙。

本發明之減輕側峰之產生之手段A係設為如下結構之遮罩，即，將半透過相位移區域之寬度W限制為Wp以下，且右側之透過區域3a之旁瓣之波峰13a、與左側之透過區域3b之旁瓣之波峰13b不會相互重疊而變強。具體而言，將半透明相位移區域之寬度W設為較旁瓣之波峰重疊之半透過相位移區域之寬度Wp小之寬度。之後利用圖2對此種結構之遮罩進行說明。

本發明之減輕上述側峰之產生之另一手段B係設為如下結構之遮罩，即，使半透明相位移區域之寬度W窄，於上述半透明相位移區域中央部，使旁瓣之正振幅部分之重疊增 多，而消除來自半透明相位移區域4之相位反轉之光振幅分佈14，從而不使曝光光之於成像面上之光振幅為負。將利用此種結構之遮罩的曝光光之於成像面上之光振幅分佈之情況示於圖1(b)。即，使半透明相位移區域4之寬度W較既定之寬度Wq窄，利用光振幅分佈12a之旁瓣、及光振幅分佈12b之旁瓣抵消透過半透明相位移區域4且相位於成像面反轉之光振幅分佈14，而防止曝光光之光振幅15成為負(相位反轉)。若曝光光之光振幅15始終為正，則於曝光強度分佈16中，不會隨著光振幅成為零而產生側峰。即，可防止如下情況，即，若光振幅成為零，則光強度亦為零，而形成極小值，附隨於極小值而於附近形成光強度之波峰。

另一方面，寬度W之下限係於作為本來打算用於遮光之區域的半透明相位移區域，以因旁瓣之重疊之增加而導致之光強度之增加成為既定值以下之方式進行限制之寬度Ws，於寬度較寬度Ws窄之圖案中，進入至暗部之曝光光增加，光阻劑之圖案形成不充分，而無法用作光罩。

關於減輕側峰之影響之手段A，利用作為比較例之圖2(a)~(d)對基於半透明相位移區域之寬度W及旁瓣之波峰位置的光強度分佈之變化具體地進行說明。圖2(a)~(b)係旁瓣之波峰相隔之比較例，圖2(c)~(d)係旁瓣之波峰重疊之比較例。圖2(a)模式性地表示半透明相位移區域之寬度W2較寬、右側之透過區域3a之旁瓣之波峰13a、與左側之透過 區域3b之旁瓣之波峰13b相隔而不會相互影響之狀態之光振幅分佈。旁瓣之波峰13a與13b之相位反轉且具有負之光振幅，與透過半透明相位移區域4之曝光光24於成像面相互增強，而於成像面之曝光光之光振幅分佈25中形成明顯之2個相位反轉之波峰21a、21b。

包括半透明相位移區域之遮罩之曝光強度分佈係對光振幅分佈25進行平方而求出，將其形狀模式性地示於圖2(b)之曲線26。曝光光之光振幅分佈25隨著向半透明相位移區域4靠近而減少，於成為零後，對應於旁瓣之波峰13a而成為負波峰21a。與該值之變化對應地，曝光強度分佈26隨著自透過區域向半透明相位移區域4靠進而減少，於光振幅成為零之位置，光強度亦成為零，其次，以正值增加，與光振幅成為負波峰21a對應地，光強度成為正波峰29a(稱為側峰)，此後，接近於與半透明相位移區域4之透光率T對應之光強度。

此處，由於對側峰29a加上相位移區域4之透過光之光振幅，故而容易因二元遮罩而引起於光阻劑表面形成凹部或於基材表面產生光阻劑殘留之問題。

另一方面，藉由半透明相位移區域4，而對圖案邊界部之曝光強度分佈改善陡峭度(對比度)。將二元遮罩之曝光強度分佈示於圖2(b)之虛線27，將其與包括半透明相位移區域之遮罩之曝光強度分佈26之差以斜線部28表示。

根據以上圖2(a)、(b)之模式性說明，判斷出於半透明相位移區域4之寬度W2充分大之情形時，與二元遮罩相比，對比度得到改善，但側峰亦較高。

其次，圖2(c)、(d)表示以基於透過區域11a及11b的成像面之光振幅12a之旁瓣之波峰、與光振幅12b之旁瓣之波峰重疊之方式選擇半透明相位移區域4之寬度W之比較例。圖2(c)中表示利用包括寬度為Wp之半透明相位移區域4之遮罩的曝光光之於成像面上之光振幅分佈35。光振幅分佈35之波峰31係不僅右側之透過區域3a之旁瓣之波峰、與左側之透過區域3b之旁瓣之波峰重疊，而且進一步加上透過半透明相位移區域4之光之振幅34，而形成較大之負波峰31。

圖2(d)表示以光振幅12a之旁瓣之波峰、與光振幅12b之旁瓣之波峰重疊之方式選擇半透明相位移區域之寬度Wp之情形時之曝光強度分佈36(為比較例)。曝光光之光振幅分佈35對應於半透明相位移區域4而減少，於成為零後，於旁瓣之波峰成為負極值。對應於該光振幅分佈35之變化，曝光強度分佈36隨著自透過區域向遮光區域前進而減少，於光振幅成為零之位置，曝光強度亦為零，其次，以正值增加，與光振幅成為負波峰對應地，曝光強度亦成為正波峰39，之後為對稱形之光強度分佈。此處，曝光強度分佈36之波峰39係於中央有1個，且使2個旁瓣之波峰、與相位 移區域4之透光量相加而成為較大之波峰，因此，容易引起於光阻劑表面形成凹部、或於基材表面產生光阻劑殘留之問題。

另一方面，圖案邊界部之曝光強度分佈係藉由半透明相位移區域而改善光強度分佈之陡峭度(對比度)。將二元遮罩之曝光強度分佈示於圖2(d)之虛線37，且將其與包括半透明相位移區域之遮罩之成像面之光強度分佈36之差以斜線部38表示。

根據以上圖2(c)、(d)之說明，於半透明相位移區域之寬度W為旁瓣之波峰重疊之寬度Wp之情形時，與二元遮罩相比，對比度得到改善，但側峰最高。於本發明中，藉由使相位移區域之寬度W較旁瓣之波峰重疊之寬度Wp窄，而使側峰之影響減小。

根據以上利用圖1之本發明之作用之說明、及圖2所示之比較例之說明，本發明係藉由利用半透明相位移膜形成圖案，而使圖案邊界部之曝光強度分佈之對比度提昇，同時藉由使半透明相位移區域之寬度W較透過區域之旁瓣之波峰重疊之寬度Wp窄，而減輕側峰之產生。進而，藉由設為如下結構之遮罩，而防止側峰之產生，即，使半透明相位移區域之寬度W窄，使旁瓣之正振幅部分之重疊增多，而消除來自半透明相位移區域4之相位反轉之光振幅，從而使曝光光之於成像面上之光振幅不為負。

(大型相位移遮罩之結構材料)

一面參照圖1(a)之剖面圖一面對本發明之大型相位移遮罩10之各結構要素之具體材料進行說明。圖1(a)所示之大型相位移遮罩10之結構係包括透明基板1、及形成於上述透明基板1上之半透明之相位移膜2之構造之光罩。

於本發明之大型相位移遮罩1中使用之透明基板2之尺寸為350 mm×350 mm至1220 mm×1400 mm，厚度為8 mm~13 mm。材質可使用經光學研磨之低膨脹玻璃(鋁硼矽酸鹽玻璃、硼矽酸玻璃)、合成石英玻璃，較佳為使用熱膨脹率較小、且紫外線之透光率較高之合成石英玻璃。

(半透明相位移膜之結構)

半透明相位移膜2之結構有如下2種形態，即，選擇可以使曝光光之相位反轉之膜厚獲得所需之光透光率之材質且以單層膜構成；以及設為含有主要使相位反轉之透光率較高之材質的相位調整層、及含有主要決定透光率之透光率較低之材質的透光率調整層之2層之結構。

於以單層構成半透明相位移膜2之情形時，選擇折射率n較高(通常為1.5以上)、且可以使波長為λ之曝光光之相位反轉之厚度d(d=λ/2(n-1))於4%至30%之範圍內獲得所需之透光率的材質。作為此種以單層構成之半透明相位移膜之材質，可例示氮氧化鉻(CrON)、氮矽化鉬(MoSiN)、氮氧化矽鉬(MoSiON)、氮氧化矽(SiON)、氮氧化鈦(TiON)，且改 變氧或氮之含有率而調整透光率。

於以2層構成半透明相位移膜2之情形時，首先，作為相位調整層之材質，選擇於曝光波長下折射率較高、且光透光率亦較高之材質，而設為使相位反轉之層，進而，作為透光率調整層之材質，選擇於曝光波長下透光率較低之材質，作為2層之膜整體，以使曝光光之相位反轉、且透光率成為所需之值之方式調整各膜厚。作為相位調整層之材質，使用氮氧化鉻(CrON)、氟氧化路(CrFO)、氮氧化矽(SiON)、氮氧化矽鉬(MoSiON)、氮氧化鈦(TiON)，作為透光率調整層，使用鉻(Cr)、氮化鉻(CrN)、鉭(Ta)、鈦(Ti)。作為以2層構成半透明相位移膜之具體之材料組合，可例示將相位調整層設為氮氧化鉻(CrON)且將透光率調整層設為氮化鉻(CrN)之組合、將相位調整層設為氟氧化鉻(CrFO)且將透光率調整層設為氮化鉻(CrN)之組合、及將相位調整層設為氮氧化矽鉬(MoSiON)且將透光率調整層設為與相位調整層相比氧比率較小之氮氧化矽鉬(MoSiON)之組合。

尤其係若將半透明相位移膜2設為含有鉻及鉻之氧化物、鉻之氮化物、鉻之氮氧化物之單層或2層之結構，則於圖案形成時，可利用具有良好之圖案加工性之硝酸鈰系濕式蝕刻劑進行濕式蝕刻，製造成本上之優點較大。尤其係對於2層結構之相位移膜，可利用硝酸鈰系濕式蝕刻劑於一步驟中對2種層進行濕式蝕刻，而可縮短步驟。具體而言，作為 單層之半透明相位移膜，可例示單層之氮氧化鉻(CrON)膜。又，作為2層之半透明相位移膜，可例示將相位調整層設為氮氧化鉻(CrON)且將透光率調整層設為氮化鉻(CrN)之組合之半透明相位移膜。

再者，半透明相位移膜亦可視需要於表面設置低反射層，而使表面之反射光減少。作為低反射層之材質，可使用氧化鉻(CrO)。

說明本發明中使用之半透明相位移膜2所需之光學特性。求出半透明相位移膜2之使曝光光5之相位反轉之膜厚，於相位移膜之膜厚d、相位移膜之折射率n、曝光光之波長λ、與曝光光通過相位移膜而產生之相位差之間存在=2π(n-1)d/λ之關係，由於相位差反轉係=π，故而相位差反轉之膜厚d成為λ/2(n-1)。具體而言，若曝光光波長λ為i射線之365 nm，相位移膜之折射率n為2.55，則可計算出相位移膜之厚度為118 nm。相位移膜之厚度之變動之容許範圍係相對於計算出之相位移膜之厚度為正負百分之10左右之範圍，若為該容許範圍內，則相位移遮罩可獲得充分之相位移之效果。

於如超高壓水銀燈般曝光光包括複數個波峰波長(具有3個明線光譜)之情形時，算出對各波峰波長之相位移膜之膜厚，利用以區分為各波峰波長之曝光光之能量強度之比率加權所得之和(稱為加權平均)決定相位移膜之膜厚。例如於使 用g射線具有Pg、h射線具有Ph、i射線具有Pi之能量強度之光源作為曝光光源之情形時，若分別與g射線對應之相位移膜之厚度為Dg，與h射線對應之相位移膜之厚度為Dh，與i射線對應之相位移膜之厚度為Di，則利用加權平均求出之相位移膜之厚度D為D=(Pg×Dg+Ph×Dh+Pi×Di)÷(Pg+Ph+Pi)。具體而言，若Pg=2、Dg=141 nm、Ph=1、Dh=130、Pi=3、Di=118 nm，則利用加權平均求出之相位移膜之厚度D為128 nm。藉由使用此種利用加權平均求出之相位移膜之厚度D，即便為包括複數個波峰波長之曝光光，亦可良好地獲得相位移遮罩之效果。

作為利用加權平均求出相位移膜之厚度D之方法，亦可應用將對各波峰波長之曝光光之能量強度乘以對應之波長之光阻劑之感度所得之值用作加權平均之權重之方法，可獲得更良好之結果。

半透明相位移膜2之光透光率係設定為如經曝光之圖案之對比度變高般之值。具體而言，相位移膜2之曝光光下之光透光率較佳為4%以上且30%以下。若半透明相位移膜之透光率為4%以下，則利用相位移提高對比度之效果較小。若半透明相位移膜之寬度W窄，則因旁瓣光而導致圖案之對比度降低，因此，將半透明相位移區域之透光率設定得較高，但若為30%以上，則遮光能力降低，故而不實用。

於本發明之大型相位移遮罩包括下述第2半透明相位移 膜之情形時，更佳為半透明相位移膜之光透光率為4%以上且15%以下。其原因在於：由於第2半透明相位移膜之光透光率較佳為設為上述範圍，故而可同時形成半透明相位移膜及第2半透明相位移膜，而可設為生產性較高之大型相位移膜。

作為半透明相位移區域之圖案形狀，可根據大型相位移遮罩之用途等適當選擇。作為此種半透明相位移區域之圖案形狀，例如可列舉下述圖6(a)中例示之L&S圖案形狀、圖9中例示之半透明相位移區域4於透明區域3中配置為島狀之點圖案形狀等。

L&S圖案形狀例如可較佳地用作用以形成閘極電極、源極汲極電極等信號電極、配線電極、或形成於對向基材上之細線之透明電極等之圖案形狀。

點圖案形狀例如可於形成TFT陣列基板中之接觸孔等時較佳地用作孔用圖案形狀。

於本發明中，作為半透明相位移區域之圖案形狀，其中較佳為孔用圖案形狀、細線之透明電極用圖案形狀。

再者，圖9係對本發明之大型相位移遮罩中之半透明相位移區域之圖案之例進行說明之說明圖。

作為半透明相位移區域之寬度，可根據大型相位移遮罩之用途等適當選擇，較佳為1 μm~5 μm之範圍內，其中較佳為1.0 μm~3.0 μm之範圍內，尤佳為1.5 μm~2.5 μm之範 圍內。

藉由上述寬度為上述範圍內，而於本發明之大型相位移遮罩中可防止明顯之側峰之產生。

所謂本發明中之半透明相位移區域之寬度係指於圖1(a)、圖5(a)、圖6(a)、圖9中以W表示之距離。

此處，以正型光阻劑為例對因側峰而導致之對光阻劑之影響進行說明。如上所述，側峰係因旁瓣之波峰與透過半透明相位移區域之曝光光於成像面相互增強光振幅而產生之區域。又，側峰通常係產生於半透明相位移區域內之區域，且係與透過半透明相位移區域之曝光光之光強度相比，其光強度變強之區域。

因此，於使用例如正型光阻劑作為光阻劑之情形時，於產生於半透明相位移區域內之側峰，由於光阻劑之曝光進行，故而有於曝光後之光阻劑表面產生凹部之問題。具有上述凹部之光阻劑雖可發揮保護下層之功能，但於在光阻劑之顯影步驟後進行之檢查中，有被檢測為缺陷之情形。由此，由於本來具有保護功能之光阻劑亦因檢查而被判別為缺陷品，造成無法使用，故而有TFT陣列基板等之生產性降低之問題。

相對於此，因於將半透明相位移區域之寬度設為上述範圍內之情形時，可抑制側峰之產生，故而可抑制於曝光後之光阻劑表面產生凹部。由此，藉由使用本發明之大型相位移遮罩，可使TFT基板等為生產性較高者。

又，關於因側峰而導致之對光阻劑之影響，於使用負型光阻劑之情形時，例如於半透明相位移區域內之側峰，光阻劑之曝光進行，於曝光後光阻劑會殘存，因此，於在光阻劑之顯影步驟後進行之檢查中，有被檢測為缺陷之情形。又，有難以良好地進行上述曝光後之下層之蝕刻等之情形。

相對於此，因於將半透明相位移區域之寬度設為上述範圍內之情形時，可防止側峰之產生，故而可抑制曝光後之光阻劑之殘存。

根據以上內容，本發明之大型相位移遮罩可於顯示裝置之TFT基板等中於形成上述成為半透明相位移區域之寬度般之結構時較佳地使用。

本發明之大型相位移遮罩只要包括上述透過區域、及半透明相位移區域，並無特別限定，亦可視需要而具有除上述以外之結構。

作為此種結構，例如，如圖10(a)、(b)所示，包括形成於透明基板1上之遮光膜101、及以覆蓋遮光膜101之方式形成之半透明之第2半透明相位移膜102，可列舉配置有遮光區域103及第2半透明相位移區域104之遮罩圖案(以下，有將該遮罩圖案稱為邊緣相位移區域進行說明之情形)，該遮光區域103積層設置有遮光膜101與第2半透明相位移膜102，該第2半透明相位移區域104設置於遮光區域103與透過區域3之間，且僅設置有第2半透明相位移膜102。於 邊緣相位移區域中之第2相位移區域104，透過第2半透明相位移區域104之曝光光之相位相對於穿過透過區域3之曝光光之相位反轉。

圖10(a)係表示本發明之大型相位移遮罩之另一例之概略平面圖，圖10(b)係圖10(a)之AA線剖面圖。又，於圖10(a)中，為易於說明，而以由虛線包圍之區域表示遮光區域。

如上所述，本發明之相位移遮罩於半透明相位移區域之寬度為上述1 μm~5 μm之範圍內之情形時，因側峰而導致之影響較小，可良好地將光阻劑曝光。由此，較佳為上述半透明相位移區域用以將具有上述1 μm~5 μm之範圍內之寬度之光阻圖案化。

另一方面，通常，TFT基板等包括具有各種寬度之結構，於製造時，較佳為同時將光阻膜曝光，而將具有各種寬度之光阻圖案化。因此，於相位移遮罩僅包括透過區域、及具有各種寬度之半透明相位移區域之2個區域作為遮罩圖案之情形時，擔憂曝光條件、或使用之光阻劑之種類等更受限制。

對於上述擔憂，可考慮於本發明之相位移遮罩中，進一步設置僅包括形成於透明基板上之遮光膜之遮光區域。

然而，近年來之圖案之高精細化之要求變高，而有因曝光光之繞射而導致之對光阻劑之影響無法忽視之情形。作為對上述光阻劑之影響，具體而言，可列舉由於因曝光光之繞射而於透過區域與遮光區域之邊界產生旁瓣，故而光阻劑之端 面不具有所需之陡峭度，而難以使遮罩圖案之對比度充分。

另一方面，於本發明之相位移遮罩包括上述邊緣相位移區域之情形時，由於以下原因，而可使光阻劑之端面為更陡峭之形狀、即、使光阻劑之圖案之對比度提昇。

圖11係對本發明中之邊緣相位移區域進行說明之說明圖，將曝光光5透過大型相位移遮罩1之透過區域3而於光阻劑上之成像面成像時之光振幅分佈示於圖11(b)之虛線110，將光強度分佈示於圖11(c)之虛線113。若無曝光光之繞射，則光振幅分佈於成像面應成為矩形狀，但因曝光裝置(未圖示)之繞射等而成為具有吊鐘狀之擴展之光振幅分佈。與此相對，透過圖11(a)之第2半透明相位移區域104之曝光光5之相位反轉，而如圖11(b)之虛線111所示般成為負之光振幅分佈。將於如將此種負之光振幅分佈111、與透過區域3之光振幅分佈110之擴展部分之光振幅相抵般之位置配置第2半透明相位移區域104、且添加相位移光而防止曝光光之振幅分佈擴展之光之振幅分佈示於圖11(b)之實線112。又，將包括與添加有相位移光之光之振幅分佈112對應之相位移光的光之強度分佈示於圖11(c)之實線114。若僅比較透過區域之光強度分佈113、與包括相位移光之光之強度分佈114，則與第2半透明相位移區域104之位置對應地，光強度降低，而抑制光強度之擴展。將該光強度降低之部分以斜線部115表示。另一方面，於光強度降低之外 側，觀察到稱為側峰(以下，有稱為邊緣相位移區域中之側峰之情形)之光強度重新變強之部分(圖11(c)116)。上述側峰於使第2半透明相位移區域之透光率提高時變強，但必需抑制為光阻劑不感光之水平。

以下，對本發明中之邊緣相位移區域之詳細情況進行說明。

上述邊緣相位移區域之圖案形狀係根據大型相位移遮罩之用途等適當選擇。於本發明中，較佳為具有較上述半透明相位移區域之圖案形狀大之寬度、即大於5 μm之寬度之圖案形狀。關於上述邊緣相位移區域之圖案形狀，具體而言，可列舉線圖案形狀、L&S圖案形狀、點形狀等。

上述邊緣相位移區域中之遮光區域之寬度可根據本發明之相位移遮罩之用途等適當選擇。

作為本發明中之第2半透明相位移區域之寬度，只要可抑制透過區域之光強度之擴展，且可將光阻劑曝光為所需之圖案形狀，便無特別限定。

作為此種第2半透明相位移區域之寬度，較佳為3.5 μm以下，其中，較佳為2.5 μm以下，尤佳為2.0 μm以下。其原因在於：於上述第2半透明相位移區域之寬度超過上述值之情形時，偏離相位移之效果涉及之範圍，而有使曝光圖案之對比度增強之效果達到極限之可能性。又，其原因在於：於位於透過區域與遮光區域之間之第2半透明相位移區 域，未與透過區域之光振幅相抵而殘留之光振幅分佈之光強度分佈之波峰(邊緣相位移區域中之側峰)之影響較大，光阻劑對透過第2半透明相位移區域之透過光產生反應，而於光阻劑之圖案形狀中產生凹部等，而有難以使光阻劑之圖案形狀為所需形狀之可能性。

又，於本發明中，由於可藉由包括第2半透明相位移區域，而抑制透過區域中之光強度之擴展，故而關於第2半透明相位移區域之寬度之下限，只要為可形成半透明相位移膜之程度，便無特別限定，較佳為0.25 μm以上，其中，較佳為0.5 μm以上，尤佳為0.8 μm以上。其原因在於可以良好之對準精度設置第2半透明相位移區域。又，其原因在於：於未滿上述值之情形時，相位反轉之光量減少，而有效果較小之可能性。

又，上述第2半透明相位移區域之寬度b為0.5 μm以上且2 μm以下之範圍時，相位移之效果最明顯。

此處，第2半透明相位移區域之寬度b係與透明基板表面平行地測量自透過區域與第2半透明相位移區域之邊界至第2半透明相位移區域與遮光區域之邊界之距離所得之最短距離。又，圖11(a)中，其為以b表示之距離。

又，如圖12(a)所示，於本發明之相位移遮罩於鄰接之邊緣相位移區域之第2半透明相位移區域104之間包括透過區域3之情形時，作為上述透過區域3之寬度a，較佳為1 μm 以上且6 μm以下。此處，大型投影型曝光裝置之解像極限為3 μm左右，本發明之大型相位移遮罩之課題在於對上述解像極限(3 μm)下之描畫圖案改善曝光圖案之對比度。

因於上述透過區域3之寬度a大於6 μm之情形時，因曝光裝置之解像極限而產生之影響較小，故而本發明之大型相位移遮罩之效果不明顯。又，於上述透過區域3之寬度a小於1 μm之情形時，即便添加本發明之相位移之效果，亦無法對曝光圖案進行解像。此處，透過區域3之寬度a為成為透明基板平面上之對象的透過區域形狀之最大內接圓之直徑，若對象透過區域之形狀為矩形，則短邊之長度為透過區域之寬度。

此處，上述大型投影型曝光裝置之解像極限係於在上述大型投影型曝光裝置中使用二元遮罩進行曝光之情形時，可同等地看作與可於曝光區域內穩定地解像之二元遮罩之透過區域之寬度之最小值(以下，有稱為解像極限之寬度之情形)。

本發明之相位移遮罩於與大型投影型曝光裝置一併使用之情形時，可對上述二元遮罩之解像極限之寬度以下之描畫圖案進行解像。

作為本發明之相位移遮罩之描畫圖案之寬度，較佳為相對於大型投影型曝光裝置中之二元遮罩之解像極限之寬度為100%以下，其中較佳為85%以下，且較佳為30%以上，其 中較佳為40%以上。其原因在於：於上述描畫圖案之寬度未滿上述範圍之情形時，有難以對描畫圖案本身進行解像之可能性。又，其原因在於：於上述描畫圖案之寬度超過上述範圍之情形時，有難以充分發揮利用相位移之效果之可能性。於上述相位移遮罩中之描畫圖案之寬度與解像極限之寬度同等之情形時，與利用二元遮罩進行曝光之情形相比，可使光阻劑之形狀良好。

上述描畫圖案之寬度可基於大型投影型曝光裝置固有之解像極限之寬度及光阻劑之感度，藉由調整本發明之相位移遮罩之透過區域之寬度、及第2半透明相位移區域之寬度、半透明相位移膜之透光率等而決定。

此處，如圖12(b)所示，二元遮罩之透過區域之寬度係與透明基板表面平行地測量自與一透過區域鄰接之遮光區域之一邊界至另一邊界之距離所得之最短距離，且係以d表示之距離。

又，所謂相位移遮罩之描畫圖案之寬度係指利用透過區域及第2半透明相位移區域而描畫至光阻劑上之圖案之寬度。

其次，對用於邊緣相位移區域之遮光膜、及第2半透明相位移膜進行說明。

作為用於遮光區域之遮光膜，需要於曝光波長下透光率為0.1%以下、且容易進行圖案加工之材質。作為此種遮光膜之材料，可使用鉻、鉻化合物、鉬矽化合物、鉭化合物，較 佳為使用可利用濕式蝕刻進行良好之圖案形成、且使用實績亦較多之以鉻或鉻化合物為主成分之遮光膜。使用遮光性較高、且遮光膜之膜厚較薄即可之氮化鉻作為鉻化合物。若比較鉻之遮光膜與氮化鉻之遮光膜，則使用有容易成膜且通用性較高之鉻遮光膜之遮罩坯料容易獲得，故而較佳。具體而言，於將金屬鉻之薄膜設為遮光膜之情形時，為使曝光光之透光率為0.1%以下，而使用膜厚為70 nm以上者。另一方面，若使膜厚較厚，則蝕刻時間增加，加工性降低，因此，通常於150 nm以下之膜厚下使用。

遮光區域之寬度可根據本發明之相位移遮罩之用途等適當選擇。

其次，對用於邊緣相位移區域之第2半透明相位移膜進行說明。

第2半透明相位移膜係以覆蓋上述遮光膜之側面及上表面之方式形成於透明基板上。

第2半透明相位移膜之透光率係於利用相位移之效果而不在邊緣相位移區域中產生側峰之範圍內設定為如經曝光之圖案之對比度變高般之值。具體而言，第2半透明相位移膜之曝光光下之光透光率較佳為4%以上且15%以下。若第2半透明相位移膜之透光率為4%以下，則利用相位移提高對比度之效果較小，若相位移膜之透光率為15%以上，則相位移之效果過強而導致於遮光區域中副峰(邊緣相位移區域 中之側峰)變高，從而產生成為缺陷之可能性。

由於第2半透明相位移膜之厚度、材料可與上述半透明相位移膜之厚度、材料相同，故而省略此處之說明。於本發明中，較佳為上述半透明相位移膜與第2半透明相位移膜之厚度、材料同一。其原因在於可同時形成半透明相位移膜與第2半透明相位移膜。

於本發明中，藉由選擇鉻或氮化鉻作為遮光膜，選擇氧化鉻(CrO)或氮氧化鉻(CrON)作為第2半透明相位移膜，可以同一蝕刻設備對遮光膜及第2半透明相位移膜進行加工，而且可利用具有良好之圖案加工性之硝酸鈰系濕式蝕刻劑對遮光膜及第2半透明相位移膜之兩者進行濕式蝕刻，成本上之優點較大。又，於本發明中，由於將第2半透明相位移膜以覆蓋上述遮光膜之側面及上表面之方式形成於透明基板上，故而於進行濕式蝕刻時，可抑制蝕刻下層之遮光膜。

又，本發明中之邊緣相位移區域只要包括上述遮光膜及第2半透明相位移膜，便無特別限定，此外，亦可適當選擇並追加所需之結構。作為此種結構，可列舉抗反射膜。

此處，於普通之大型投影型曝光裝置中，難以僅照射平行光作為曝光光，多為於曝光光之一部分中包括具有既定角度之光之情形。進而，於圖案邊緣繞射且折入之光、或膜之邊界之反射光等作為雜散光而射出。又，此種雜散光係由於大型投影型曝光裝置中之照射位置、與實際上到達光阻劑之位 置不同，故而有亦曝光與本來不需要曝光之相位移遮罩之遮光區域對應之光阻劑之擔憂。

又，於本發明中，遮光區域具有於透明基板上積層有遮光膜、且於遮光膜上積層有第2半透明相位移膜之結構。又，第2半透明相位移膜具有相位差為π之厚度D。因此，例如於使用本發明之相位移遮罩將用以製作TFT陣列基板等之光阻圖案化之情形時，可認為上述雜散光表現以下行為。首先，自大型投影型曝光裝置照射之雜散光透過相位移遮罩之透明基板，經TFT陣列基板之金屬電極等反射而成為反射光。其次，上述雜散光之反射光入射至遮光區域之第2半透明相位移膜，經遮光膜反射而成為第2反射光，且再次自第2半透明相位移膜出射。由此，入射至上述遮光區域之第2半透明相位移膜之雜散光之反射光、與經遮光膜反射而自第2半透明相位移膜出射之雜散光之第2反射光的相位差為2π。因此，因於第2半透明相位移膜之表面，上述反射光與上述第2反射光相互增強，故而有因雜散光而導致之對光阻劑之影響更明顯之擔憂。

上述問題係因本發明中之遮光區域之層結構而產生之問題。

於本發明中，就曝光時之雜散光對策之觀點而言，較為理想的是遮光區域具有抗反射功能。如圖11(a)所示，本發明中使用之遮光區域103具有於透明基板1上積層有遮光膜 101、且於遮光膜101上積層有第2半透明相位移膜102之結構，但由於第2半透明相位移膜102具有相位差為π之厚度D，故而由遮光膜101之表面反射之曝光光(雜散光之第2反射光)與第2半透明相位移膜102之表面之反射光(雜散光之反射光)的相位差為2π而相互增強。為減輕該影響，亦可於遮光膜與第2半透明相位移膜之間設置包含半透明膜之抗反射膜105。藉由包括抗反射膜105，可藉由以遮光膜所反射之光與抗反射膜所反射之光(遮光膜所反射之光(雜散光之第2反射光)與抗反射膜表面之雜散光之反射光)相互減弱之方式設定光程長度，防止相位差成為2π而相互增強。

作為本發明中之抗反射膜，只要具有抗反射功能，且可形成於遮光區域之遮光膜與第2半透明相位移膜之間，便無特別限定，可較佳地使用金屬膜、金屬化合物膜等。

作為上述抗反射膜之材質，可列舉氧化鉻(CrO)、氮氧化鉻(CrON)、氮化鉻(CrN)、氧化鈦(TiO)、氧化鉭(TaO)、氧化鎳鋁(NiAlO)等，其中可較佳地使用氧化鉻(CrO)、氮氧化鉻(CrON)。

上述抗反射膜之厚度係以成為使遮光膜所反射之光與抗反射膜所反射之光相互減弱之光程長度之方式設計。

作為此種抗反射膜之厚度，較佳為藉由遮光膜所反射之光透過抗反射膜，而使遮光膜所反射之光與抗反射膜所反射之光之相位差成為π±10之範圍內之厚度，其中，較佳為成為 π±5之範圍內之厚度，尤佳為成為π之厚度。

其原因在於可使遮光膜所反射之光與抗反射膜所反射之光較佳地減弱，且可較佳地防止因雜散光而產生之異常。

上述抗反射膜之具體厚度係根據抗反射膜之材料等適當選擇，並無特別限定，較佳為0.01 μm~0.1 μm之範圍內，其中，較佳為0.02 μm~0.05 μm之範圍內。其原因在於：於未滿上述範圍之情形時，存在不易以均一之厚度形成抗反射膜之可能性，且其原因在於：於超過上述範圍之情形時，存在抗反射膜之成膜時間、成本花費得較多之可能性。

又，作為抗反射膜，除使用調整透過之光之相位者以外，例如亦可使用將金屬膜等之表面粗面化、而賦予使光擴散之功能者。

作為第2半透明相位移膜之表面之抗反射方法，亦可於第2半透明相位移膜之表面設置半透明之低反射膜。尤其係於第2半透明相位移膜為氮氧化鉻之情形時，有於表面具有金屬光澤之情形，於該情形時，含有氧化鉻之低反射層較為有效。

於本發明之大型相位移遮罩中，於包括上述邊緣相位移區域之情形時，使用之光阻劑較佳為受上述邊緣相位移區域中之側峰之影響較少者。如上所述，於本發明中，半透明相位移區域由於可藉由設為1 μm~5 μm之範圍內之寬度，而使側峰不易產生，故而藉由使用以上述方式選擇之光阻劑，可 以更良好之形狀將光阻圖案化。

作為僅包括上述透過區域及相位移區域之本發明中之大型相位移遮罩之用途，可列舉用以將於上述相位移區域之圖案形狀之項中說明之結構圖案化的大型相位移遮罩。

又，包括上述邊緣相位移區域之情形時之大型相位移遮罩之用途並無特別限定，較佳為用以利用半透明相位移區域將寬度較小之光阻圖案化，利用邊緣相位移區域將寬度較大之光阻圖案化。例如，如上述圖10(a)、(b)所示，可列舉：用以利用半透明相位移區域4將細線之透明電極用之光阻圖案化、利用邊緣相位移區域將閘極電極或源極汲極電極用之光阻圖案化的大型相位移遮罩；或雖未圖示，但用以利用半透明相位移區域將接觸孔用之光阻圖案化、利用邊緣相位移區域將上述閘極電極或源極汲極電極用之光阻圖案化的大型相位移遮罩等，但並不限定於該等。

(製造方法)

圖3係表示本發明之大型相位移遮罩之製造步驟之剖面圖。

為製作本實施形態之大型相位移遮罩1，首先，準備於透明基板1上積層有半透明相位移膜2之光罩坯料41(圖3(a))。透明基板1通常使用厚度為8 mm~12 mm之經光學研磨之合成石英。光罩坯料41之半透明相位移膜2若為氮氧化鉻層之單層、或氮化鉻之透光率調整層及氮氧化鉻之相 位移膜之二層，則利用濺鍍法成膜。

其次，將上述光罩坯料41之半透明相位移膜2按照通常之方法圖案化。即，於半透明相位移膜2上塗佈與雷射光束描畫裝置之曝光波長對應之感光性光阻劑，於塗佈後烘烤既定時間，形成厚度均一之光阻膜。其次，利用雷射描畫裝置對光阻膜描畫所需之圖案，並進行顯影，而形成光阻劑42(圖3(b))。通常，半透明相位移區域4為液晶顯示面板之TFT電晶體用之配線圖案、或接觸孔圖案、閘極圖案等，視需要形成位置對準用之標記而加以使用。

其次，蝕刻並除去自光阻劑42露出之半透明相位移膜，將殘存之光阻劑剝離除去，而獲得帶圖案形成為半透明相位移區域4之形狀之半透明相位移膜的透明基板1(圖3(c))。半透明相位移膜2之蝕刻可應用濕式蝕刻法或乾式蝕刻法，但由於如上所述般隨著於平板顯示器中使用之光罩之大型化，而於乾式蝕刻中，蝕刻裝置之大型化花費巨大之成本，同時亦難以控制大面積中之蝕刻之均一性，故而就成本方面而言，較佳為濕式蝕刻。若半透明相位移膜2為包括鉻系材料之膜，則可利用於硝酸鈰銨中添加有過氯酸之濕式蝕刻劑良好地進行圖案形成。

根據本發明之製造方法，由於可利用1步驟之濕式蝕刻進行半透明相位移膜之圖案形成，故而抑制大型相位移遮罩之製造成本之效果較大。

於製造包括上述邊緣相位區域之相位移遮罩之情形時，可藉由使用於透明基材上基層有遮光膜、且視需要而積層有抗反射膜之第2光罩坯料，將遮光膜等蝕刻為既定圖案後，將半透明相位移膜形成於透明基板之遮光膜等側之表面整個面，而準備光罩坯料。

又，於蝕刻半透明相位移膜時，蝕刻成半透明相位移區域、及第2半透明相位移區域之圖案。

由於可使遮光膜及抗反射膜之形成方法、及蝕刻方法與半透明相位移膜相同，故而省略此處之說明。

(其他)

本發明之相位移遮罩係用以將用於上述TFT陣列基板等之圖案形成之光阻圖案化。

與本發明之相位移遮罩一併使用之光阻劑可根據TFT基板之電極材料、顯影液、投影型曝光機等適當選擇，並無特別限定。

例如於使用Nikon(尼康)公司製之曝光機作為曝光機，使用AZ1500作為光阻劑，使用AZ300MIF作為顯影液時，由於可使相位移遮罩之透光率為5%以下之部分之曝光光之影響較小、即難以利用曝光強度為5%以下之光描畫光阻劑，故而不易對曝光強度分佈中之側峰產生反應，而可良好地進行光阻劑之圖案化。

又，光阻劑之厚度只要為可利用本發明之相位移遮罩圖案 化為所需之形狀之程度，便無特別限定，較佳為1.0 μm~10.0 μm之範圍內，其中較佳為1.2 μm~5.0 μm之範圍內，尤佳為1.5 μm~4.0 μm之範圍內。藉由使光阻劑之厚度為上述範圍內，可利用本發明之相位移遮罩形成具有所需形狀之光阻圖案。

再者，與本發明之相位移遮罩一併使用之光阻劑並不限定於上述情況。

[實施例]

<關於半透明相位移區域>

(實施例1)

圖4(a)係利用曝光模擬求出使相位移區域之寬度W變化之情形時之曝光強度分佈之變化所得之結果之曲線。圖4(b)係放大表示圖4(a)之光強度分佈之中央部之曲線。圖4(c)係表示對於圖4(a)相位移區域之寬度W之變化的各曝光強度分佈中央部之光強度及側峰之高度之曲線。

圖5利用曝光模擬對利用本發明之大型相位移遮罩的曝光強度分佈、與利用相同圖案之二元遮罩的曝光強度分佈進行比較之曲線。

圖4(a)係以半透明相位移區域之寬度W為參數且利用曝光模擬將利用如圖5(a)所示之包括透過區域3所包圍之一邊為W之正方形之半透明相位移區域4之大型相位移遮罩50進行曝光時之成像面上之光強度分佈(稱為曝光強度分佈) 求出，且沿CC剖面描畫曝光強度分佈所得之曲線。作為曝光模擬之參數的寬度W係選擇10 μm、8 μm、6 μm、5 μm、4 μm、3 μm、2 μm、1 μm。曝光模擬中之曝光波長為365 nm，曝光裝置之光學條件係設定搭載有為透鏡投影曝光方式之多透鏡投影光學系統的液晶曝光裝置(尼康(Nikon)製)之條件，半透明相位移膜之透光率設為5.2%。圖4(a)、(b)之表示曝光強度分佈之曲線之最外側為與半透明相位移區域之寬度W為10 μm對應之曲線，以下，表示與寬度8 μm對應之曝光強度分佈至與寬度1 μm對應之曝光強度分佈的凹狀之曲線依次向內側嵌套狀地並列。

與半透明相位移區域4之中央部對應之成像面上之曝光強度51係於半透明相位移區域4之寬度W為10 μm至3 μm之範圍內，於將透過區域之曝光強度設為100%時表現4%至10%之曝光強度，具有大致固定之遮光能力。若寬度W成為2 μm，則中央部之曝光強度成為23%，若寬度W成為1 μm，則中央部之曝光強度成為71%，遮光能力降低。將該情況示於圖4(c)之摺線曲線52。

參照圖4(b)，半透明相位移遮罩之曝光強度分佈之側峰之高度係於自透過區域3向半透明相位移區域4依次觀察曝光強度分佈時，利用最初之極小值53之透光率、與下一極大值54之透光率之差之絕對值55求出。將使半透明相位移區域4之寬度W自10 μm變化至1 μm而求出側峰之高度所得 之結果示於圖4(c)之摺線曲線56。側峰之高度於半透明相位移區域之寬度W為10 μm至5 μm之範圍內表現約百分之3左右之固定值，寬度為5 μm以下時，側峰高度減少，若寬度W為4 μm至1 μm，則未觀察到側峰，側峰之高度為零。

總結以上曝光模擬結果，由於若將半透明相位移區域之寬度W設為5 μm以下，則側峰之高度減少，故而可減輕以下課題，即，因側峰之影響而導致之光阻劑表面之凹部或光阻劑殘留等於光阻圖案檢查中被判定為缺陷，而成為半導體生產步驟之障礙。進而，藉由將半透明相位移區域之寬度W設為4 μm以下，而不產生側峰(側峰之高度為零)，從而消除因側峰而導致之上述半導體生產步驟之課題。另一方面，若將半透明相位移區域之寬度設為2 μm，則無側峰，但曝光強度分佈之中央之光強度較大為23%，於使用上必需調整曝光顯影條件。進而於相位移區域之寬度為1 μm之情形時，曝光強度分佈之中央之光強度達到71%，遮光性能較大地降低，故而不適合實用。其中，以上結果係關於將半透明相位移圖案設為正方形之情形，於將相位移圖案設為線與間隙之情形時，即便將半透明相位移區域之寬度設為1 μm，區域中央部之光強度亦為30%，於曝光、顯影條件之調整下可使用。將該情況以實施例2表示。

(曝光模擬結果及曝光強度分佈模型)

說明圖4(a)、(b)所示之利用曝光模擬之曝光強度分佈、與於圖1、圖2中說明之曝光強度分佈模型之關係。圖2(b)之說明旁瓣之波峰充分相隔之情形時之曝光強度分佈的模式性曲線26之形狀係曝光強度隨著自透過區域向半透明相位移區域靠近而減少，於曝光強度成為零後，形成作為極大值之側峰29a、29b。與此相對，於圖4(b)中，半透明相位移區域之寬度W為10 μm之曝光強度分佈係曝光強度隨著自透過區域向半透明相位移區域靠近而減少，於曝光強度取得極小值後，具有側峰54a、54b，利用曝光模擬之曲線之特徵與說明曝光強度分佈之模式性曲線26充分一致，於圖1、圖2中之曝光強度分佈之說明模型中無矛盾，故而可以說較為良好。再者，曝光模擬中之曝光強度之極小值如曝光強度分佈之示意圖般不為零係由於自成像透鏡之理想性能之偏差(即像差)。

其次，根據曝光模擬結果求出曝光強度分佈之自半透明相位移區域之邊界至側峰之距離，求出側峰之高度轉為減少之半透明相位移區域之寬度Wp。由於半透明相位移區域之邊界於成像面位於8.5 μm及16.5 μm之位置，模擬中之曝光強度分佈之極大值54a、54b之位置為11.1 μm及13.8 μm，故而自半透明相位移區域之邊界至側峰之距離為2.8 μm。於半透明相位移區域之寬度W為如曝光光之旁瓣之波峰(相位反轉)重疊般之配置下，側峰之高度最大(圖2(b)所示之狀 態)，若寬度W較其小，則旁瓣之正之部分之重疊較多，側峰之高度降低。即，於半透明相位移區域之寬度W較自邊界至側峰之距離之2倍窄之範圍(W<Wp)內，側峰之高度降低。因於曝光模擬中求出之自邊界至側峰之距離為2.8 μm，故而旁瓣之波峰重疊之寬度W為5.6 μm。根據圖4(c)之曝光模擬結果，側峰之高度開始減少之半透明相位移區域之寬度Wp為5 μm，與根據自邊界至側峰之距離計算之值5.6 μm一致。

(實施例1之對比度改善效果)

圖5係利用曝光模擬對成為無側峰之良好之曝光強度分佈的寬度W為4 μm時之半透明相位移遮罩之對比度之改善與二元遮罩進行比較之結果。將沿圖5(a)所示之包括一邊為4 μm之正方形之半透明相位移區域之相位移遮罩之CC剖面的成像面上之曝光強度分佈示於圖5(b)之實線。將包括相同尺寸之正方形之遮光區域的二元遮罩之成像面上之曝光強度分佈示於圖5(b)之虛線。根據曲線進行判斷，可知二元遮罩之曝光強度分佈之寬度窄於相位移遮罩之曝光強度分佈，圖案較細。具體而言，若將感光水平設為曝光強度為30%，則大型相位移遮罩之曝光圖案之寬度為4.1 μm，與此相對，二元遮罩之相同感光水平下之曝光圖案之寬度為3.7 μm。即，本發明之半透明相位移遮罩使圖案邊界之曝光強度分佈之下降陡峭(即使對比度提高)，而有防止利用曝光進 行轉印之圖案寬度變動之效果。

(實施例2)

圖6係對本發明之大型相位移遮罩之曝光強度分佈之對比度提昇之效果與先前之二元遮罩進行比較之說明圖。圖6(a)係表示本發明之大型相位移遮罩之線與間隙(L/S)圖案之平面圖，(b)係表示作為先前技術之二元遮罩之線與間隙圖案之平面圖，(c)係比較(a)與(b)所示之遮罩之成像面上之曝光強度分佈之圖。

又，表1係對本發明之大型相位移遮罩之曝光強度分佈之對比度提昇之效果與先前之二元遮罩進行比較之表。

圖6(a)之本發明之大型相位移遮罩之圖案為4 μm間距之線與間隙圖案，半透明相位移區域3之寬度W為1 μm，於半透明相位移區域3之兩側鄰接地設置之透過區域4之寬度a為3 μm。半透明相位移膜之透光率為5.2%，相位相對於通過透過區域之光反轉π(180度)。再者，透光率係將透過區域6之透光率設為100%而得以算出。

圖6(b)之作為比較例1之二元遮罩之圖案為4 μm間距之線與間隙圖案，遮光區域63之寬度與半透明相位移區域3之寬度同為1 μm，透過區域64之寬度為3 μm。

圖6(c)係藉由模擬求出並重疊地表示利用本發明之相位移遮罩60、及比較例1之二元遮罩61且藉由光曝光裝置進行曝光之結果的成像面上之曝光強度分佈之曲線，曝光裝置 之光源係以g射線、h射線、i射線之3波長混合光源計算。曲線之縱軸係將成像面上之曝光強度之最大值歸一化為1進行表示，曲線之橫軸表示成像面上之位置。將與圖6(a)所示之大型相位移遮罩之AA剖面對應之位置之曝光強度分佈示於曝光強度分佈曲線65。又，將圖6(b)所示之與作為比較例1之二元遮罩之BB剖面對應之位置之曝光強度分佈示於曝光強度分佈曲線66。

圖6(c)所示之大型相位移遮罩之曝光強度分佈曲線65之光強度分佈之最大值為0.740，最小值為0.306，作為最大值與最小值之差的對比度為0.434。與此相對，作為先前技術之二元遮罩之曝光光強度分佈曲線66之光強度分佈之最大值為0.782，最小值為0.399，作為最大值與最小值之差的對比度為0.383。即，先前二元遮罩之成像面上之曝光光之對比度為0.383，與此相對，本發明之大型相位移遮罩之曝光光之對比度為0.434，對比度高出0.051，以對比度之比率來說，可觀察到約13%之改善。將該結果總括地記載於表1之大型相位移遮罩之效果中。

根據以上曝光模擬結果，本發明可藉由於大型遮罩中限制並且適當地配置半透明相位移區域之寬度，而改善成像面上之曝光強度分佈之對比度，從而穩定地形成更微細之圖案。

<關於邊緣相位移區域>

(關於曝光強度分佈之對比度)

圖12係對本發明之大型相位移遮罩中之邊緣相位移區域(參考例1)之曝光強度分佈之對比度提昇之效果與先前之二元遮罩(比較例2)進行比較之說明圖。圖12(a)係表示包括邊緣相位移區域之遮罩(參考例1)之線與間隙圖案之平面圖，圖12(b)係表示作為先前技術之二元遮罩(比較例2)之線與間隙圖案之平面圖，圖12(c)係對圖12(a)與圖12(b)所示之遮罩之成像面上之曝光強度分佈進行比較之圖。

又，表1係對包括邊緣相位移區域之遮罩(參考例1)之曝光強度分佈之對比度提昇之效果與先前之二元遮罩(比較例2)進行比較之表。

圖12(a)之作為參考例1之邊緣相位移區域之圖案為4 μm間距之線與間隙圖案，透過區域3之寬度a為3 μm。於透 過區域3之兩側鄰接地設置之第2半透明相位移區域104之寬度b為0.4 μm，透光率為5.2%，相位以π(180度)反轉。又，遮光區域103之寬度為0.2 μm，透光率為0%。再者，各區域之透光率係將透過區域3之透光率設為100%而得以算出。

圖12(b)之作為比較例2之二元遮罩之圖案為4 μm間距之線與間隙圖案，透過區域64之寬度d為3 μm，遮光區域63之寬度e為1 μm。

圖12(c)係表示藉由模擬求出利用曝光裝置之曝光結果的結果之曲線，曝光裝置之光源係以g射線、h射線、i射線之3波長混合光源計算。曲線之縱軸係將成像面上之透過區域之曝光光強度之最大值歸一化為1進行表示，曲線之橫軸表示成像面上之位置。將與圖12(a)之AA剖面對應之位置之大型相位移遮罩之曝光光強度分佈示於曝光光強度分佈曲線131。又，將與圖12(b)之BB剖面對應之位置之二元遮罩之曝光光強度分佈示於曝光光強度分佈曲線132。

圖12(c)所示之大型相位移遮罩曝光光強度分佈曲線131之光強度分佈之最大值為0.747，最小值為0.324，作為最大值與最小值之差的對比度為0.423。與此相對，作為先前技術之二元遮罩之曝光光強度分佈曲線132之光強度分佈之最大值為0.782，最小值為0.399，作為最大值與最小值之差的對比度為0.383。即，先前二元遮罩之成像面上之曝光光 之對比度為0.383，與此相對，本發明之大型相位移遮罩之曝光光之對比度為0.423，對比度高出0.04，以對比度之比率來說，可觀察到約10%之改善。將該結果總括地記載於表2之大型相位移遮罩之效果中。

根據以上曝光模擬結果，本發明可於大型遮罩中適當地配置第2半透明相位移區域，改善成像面上之曝光強度分佈之對比度，從而穩定地形成更微細之圖案。

(關於曝光機之解像極限與相位移遮罩之描畫圖案之關係)

<相位移遮罩之製作>

準備依次積層有厚度為10 mm之合成石英(透明基板)、厚度為100 nm之鉻膜(遮光膜)、及厚度為25 nm之氧化鉻膜(抗反射膜)之市售之光罩坯料，於抗反射膜上塗佈適合之感光性光阻劑，於塗佈後烘烤既定時間，而形成厚度均一之遮光膜用光阻膜。其次，藉由雷射描畫裝置，對上述遮光膜用光阻膜描畫遮光區域之圖案，並進行顯影，而形成遮光膜用光阻劑。

其次，利用於硝酸鈰銨中添加有過氯酸之濕式蝕刻劑，蝕刻並除去自遮光膜用光阻劑露出之抗反射膜及遮光膜，將殘存之光阻劑剝離除去，而獲得帶圖案形成為遮光區域之形狀之遮光膜及抗反射膜之基板。

其次，利用濺鍍法使氮氧化鉻膜(第2半透明相位移膜)於帶經圖案形成之遮光膜及抗反射膜的基板之整個面成膜。

其次，藉由第2次圖案形成步驟，將其與作為下層之遮光膜圖案的遮光區域位置對準，利用與遮光膜用光阻劑相同之形成方法，形成第2半透明相位移膜用光阻膜。其次，藉由雷射光束描畫裝置，對第2半透明相位移膜用光阻膜描畫使第2半透明相位移區域與遮光區域對準之區域之圖案後，進行顯影，而獲得經圖案形成之第2半透明相位移膜用光阻劑。

其次，與上述遮光膜及抗反射膜同樣地蝕刻並除去自第2半透明相位移膜用光阻劑露出之第2半透明相位移膜，而獲得圖案加工為使遮光膜圖案與第2半透明相位移區域對準之形狀之第2半透明相位移膜。其次，將殘存之第2半透明相位移膜用之光阻膜剝離、除去。藉由以上步驟，而獲得配置有透過區域(線寬為1.9 μm)、第2半透明相位移區域(線寬為2.0 μm)、及遮光區域、且於遮光區域中於遮光膜上依次積層有抗反射膜及第2半透明相位移膜的大型相位移遮罩。

<光阻圖案之製作>

利用上述相位移遮罩，且利用解像極限為3 μm之Nikon製造之曝光機，對形成於玻璃基材上之厚度為1.6 μm之光阻劑(AZ1500)進行圖案曝光，且進行顯影處理，結果可形成1.9 μm之光阻圖案。

(關於相位移遮罩中之第2半透明相位移區域之寬度)

圖13係表示包括邊緣相位移區域之大型相位移遮罩之圖案之平面圖，圖14係表示圖13所示之大型相位移遮罩之成像面上之曝光強度分佈之圖，圖15係圖14之C部分之放大圖，圖16係圖14之D部分之放大圖。

對如下情形時之利用Nikon公司製造之曝光機的曝光強度分佈(光強度)進行模擬，即，作為大型相位移遮罩，而將透過區域之寬度設為5 μm，將第2半透明相位移區域之寬度b設為0.25 μm(參考例3)、0.5 μm(參考例4)、0.75 μm(參考例5)、1.0 μm(參考例6)、1.5 μm(參考例7)、2.0 μm(參考例8)、2.5 μm(參考例9)、3.0 μm(參考例10)、3.5 μm(參考例11)、及4.0 μm(參考例12)。再者，使除上述大型相位移遮罩之圖案以外之模擬條件與參考例1相同。將結果示於圖14~圖16。

圖15所示之曝光強度越小，表示圖14所示之波形越陡峭，關於大型相位移遮罩之圖案邊緣之位置之相位移效果，若第2半透明相位移區域之寬度超過2.0 μm，則未觀察到 更明顯之效果(相位移效果達到極限)。

又，如圖16所示，隨著第2半透明相位移區域之寬度變大，側峰之值變大。

於本發明中，可根據光阻劑之感度，以側峰不對光阻劑造成影響之方式設定第2半透明相位移區域之寬度。

關於此種相位移之寬度，就形成TFT陣列基板時使用之光阻劑之實績而言，較佳為設為側峰之曝光強度為5%以下之寬度、即0.25 μm~3.5μm之範圍內。

1、71‧‧‧透明基板

2‧‧‧半透明相位移膜

3、3a、3b、64‧‧‧透過區域

4‧‧‧半透明相位移區域

5‧‧‧曝光光

10、40、50、60‧‧‧大型相位移遮罩

11a、11b‧‧‧穿過透過區域之光之光振幅分佈

11c‧‧‧透過半透明相位移區域之光之光振幅分佈

12a、12b‧‧‧穿過透過區域之光之於成像面上之光振幅分佈

13a、13b‧‧‧光振幅分佈之旁瓣之波峰

14、24、34‧‧‧透過半透明相位移區域之光之於成像面上之光振幅分佈

15、25、35‧‧‧透過大型相位移遮罩之光之於成像面上之光振幅分佈

16、26、36、56、65、131‧‧‧透過大型相位移遮罩之光之於成像面上之光強度分佈

17、27、37、57、66、132‧‧‧透過二元遮罩之光之於成像面上之光強度分佈

18、28、38‧‧‧大型相位移遮罩之對比度提昇效果

21a、21b、31‧‧‧成像面上之光振幅分佈之波峰

29a、29b、39‧‧‧成像面上之光強度分佈之波峰(側峰)

41‧‧‧光罩坯料

42‧‧‧光阻劑

51‧‧‧曝光強度

52‧‧‧摺線曲線

53‧‧‧極小值

54a、54b‧‧‧極大值

55‧‧‧極小值與極大值之差之絕對值

61‧‧‧二元遮罩

63、103‧‧‧遮光區域

70‧‧‧先前技術中之光罩

72、101‧‧‧遮光膜

73‧‧‧半透光膜

74‧‧‧遮光部

75‧‧‧半透光部

76‧‧‧微細圖案部

77‧‧‧透光部

80‧‧‧被轉印體

81‧‧‧基板

82a、82b‧‧‧被轉印體中之積層於基板上之膜

83‧‧‧光阻膜

83a‧‧‧厚膜之殘膜區域

83b‧‧‧薄膜之殘膜區域

83c‧‧‧微細圖案區域

83d‧‧‧無殘膜之區域

84a、84b、84c、84d‧‧‧曝光光量之分佈形狀

85‧‧‧正型光阻劑脫落之曝光量

102‧‧‧第2半透明相位移膜

104‧‧‧第2半透明相位移區域

105‧‧‧抗反射膜

110‧‧‧透過區域之光振幅分佈

111‧‧‧相位移區域之光振幅分佈

112‧‧‧含有相位移效果之光之振幅分佈

113‧‧‧透過區域之光強度分佈

114‧‧‧含有相位移效果之光之強度分佈

115‧‧‧相位移區域之效果

116‧‧‧側峰

a‧‧‧透過區域之寬度

b‧‧‧第2半透明相位移區域之寬度

c、d‧‧‧透過區域之寬度

e‧‧‧遮光區域之寬度

d‧‧‧半透明相位移膜之厚度

D‧‧‧相位移膜之厚度

W‧‧‧半透明相位移膜之寬度

W2、Wp‧‧‧半透明相位移區域之寬度

圖1(a)係說明本發明之實施形態之大型相位移遮罩之構造之剖面圖。(b)及(c)係表示本發明之大型相位移遮罩之曝光光之振幅及強度之分佈之圖。

圖2(a)至(d)係用以說明相位移遮罩之作用之比較例之圖。

圖3(a)至(c)係說明本發明之大型相位移遮罩之製造步驟之剖面圖。

圖4(a)係利用曝光模擬求出使相位移區域之寬度W變化之情形時之曝光強度分佈之變化而加以表示之曲線。(b)係放大表示(a)之曝光強度分佈之中央部之曲線。(c)係表示(a)之各曝光強度分佈之中央之光強度及側峰之高度之曲線。

圖5(a)及(b)係對利用本發明之大型相位移遮罩的曝光強度分佈、與利用相同圖案之二元遮罩的曝光強度分佈進行比較所得之曝光模擬結果之曲線。

圖6(a)係表示本發明之實施形態之平面圖。(b)係表示比較例之二元遮罩之平面圖。(c)係重疊地表示本發明之實施形態之曝光強度分佈與比較例之曝光強度分佈之曲線。

圖7(a)及(b)係模式性地表示利用作為先前技術之半色調遮罩轉印微細圖案之情況之剖面圖。

圖8(a)係模式性地說明利用圖7之半色調遮罩曝光微細圖案之情形時之曝光強度分佈之圖，(b)係模式性地表示利用二元遮罩曝光微細圖案之情形時之曝光強度分佈以進行比較之說明圖。

圖9係對本發明之大型相位移遮罩中之半透明相位移區域之圖案之例進行說明之說明圖。

圖10(a)及(b)係表示本發明之大型相位移遮罩之另一例之概略圖。

圖11(a)至(c)係對本發明之大型相位移遮罩中之邊緣相位移區域進行說明之說明圖。

圖12(a)至(c)係對本發明之大型相位移遮罩中之邊緣相位移區域之曝光強度分佈之對比度提昇之效果與先前之二元遮罩比較之說明圖。

圖13係表示本發明之參考例中之大型相位移遮罩之例之概略平面圖。

圖14係對本發明之參考例中之大型相位移遮罩之曝光強度分佈進行說明之圖。

圖15係圖14之C部分之放大圖。

圖16係圖14之D部分之放大圖。

1‧‧‧透明基板

2‧‧‧半透明相位移膜

3a、3b‧‧‧透過區域

4‧‧‧半透明相位移區域

5‧‧‧曝光光

10‧‧‧大型相位移遮罩

11a、11b‧‧‧穿過透過區域之光之光振幅分佈

11c‧‧‧透過半透明相位移區域之光之光振幅分佈

12a、12b‧‧‧穿過透過區域之光之於成像面上之光振幅分佈

13a、13b‧‧‧光振幅分佈之旁瓣之波峰

14‧‧‧透過半透明相位移區域之光之於成像面上之光振幅分佈

15‧‧‧透過大型相位移遮罩之光之於成像面上之光振幅分佈

16‧‧‧透過大型相位移遮罩之光之於成像面上之光強度分佈

17‧‧‧透過二元遮罩之光之於成像面上之光強度分佈

18‧‧‧大型相位移遮罩之對比度提昇效果

d‧‧‧半透明相位移膜之厚度

W‧‧‧半透明相位移膜之寬度

Claims (7)

1. 一種大型相位移遮罩，其包括透明基板、及形成於上述透明基板上之半透明的半透明相位移膜，包括上述透明基板露出之透過區域、及於上述透明基板上僅設置有上述相位移膜之半透明相位移區域，且包括鄰接地配置有上述透過區域與上述半透明相位移區域之遮罩圖案，且透過上述半透明相位移區域之曝光光之相位相對於透過上述透過區域之曝光光之相位反轉，於將上述透過區域之曝光光之透光率設為100%時，上述半透明相位移區域之曝光光之透光率為4%至30%之範圍之值；包括形成於上述透明基板上之遮光膜、及以覆蓋上述遮光膜之方式形成之半透明之第2半透明相位移膜，且包括配置有遮光區域及第2半透明相位移區域之遮罩圖案，該遮光區域係積層設置有上述遮光膜與上述第2半透明相位移膜，該第2半透明相位移區域設置於上述遮光區域與上述透過區域之間且僅設置有上述第2半透明相位移膜，且透過上述第2半透明相位移區域之曝光光之相位相對於透過上述透過區域之曝光光之相位反轉。
2. 如申請專利範圍第1項之大型相位移遮罩，其中，包括於上述半透明相位移區域之兩側鄰接地配置有上述透過區域之圖案，上述半透明相位移區域之寬度為1μm至5μm之範圍之寬度。
3. 如申請專利範圍第1或2項之大型相位移遮罩，其中， 上述半透明相位移膜為包含鉻及鉻化合物之單層或2層之結構。
4. 如申請專利範圍第1或2項之大型相位移遮罩，其中，上述半透明相位移膜之厚度為0.1μm至0.14μm之範圍之厚度。
5. 一種大型相位移遮罩之製造方法，係申請專利範圍第1或2項之大型相位移遮罩之製造方法，其包括以下步驟：準備帶感光性光阻劑之坯料，該帶感光性光阻劑之坯料係於在透明基板之一面積層以鉻及鉻化合物為材料之半透明相位移膜而成之坯料上塗佈有感光性光阻劑之步驟；及利用描畫裝置將所需之圖案曝光至上述帶感光性光阻劑之坯料，進行顯影後，進行濕式蝕刻，除去感光性光阻劑，而使上述半透明相位移膜形成圖案之步驟。
6. 一種大型相位移遮罩之製造方法，係申請專利範圍第3項之大型相位移遮罩之製造方法，其包括以下步驟：準備帶感光性光阻劑之坯料，該帶感光性光阻劑之坯料係於在透明基板之一面積層以鉻及鉻化合物為材料之半透明相位移膜而成之坯料上塗佈有感光性光阻劑之步驟；及利用描畫裝置將所需之圖案曝光至上述帶感光性光阻劑之坯料，進行顯影後，進行濕式蝕刻，除去感光性光阻劑，而使上述半透明相位移膜形成圖案之步驟。
7. 一種大型相位移遮罩之製造方法，係申請專利範圍第4 項之大型相位移遮罩之製造方法，其包括以下步驟：準備帶感光性光阻劑之坯料，該帶感光性光阻劑之坯料係於在透明基板之一面積層以鉻及鉻化合物為材料之半透明相位移膜而成之坯料上塗佈有感光性光阻劑之步驟；及利用描畫裝置將所需之圖案曝光至上述帶感光性光阻劑之坯料，進行顯影後，進行濕式蝕刻，除去感光性光阻劑，而使上述半透明相位移膜形成圖案之步驟。