TWI641901B - 半色調光罩、光罩坯料、及半色調光罩的製造方法 - Google Patents

半色調光罩、光罩坯料、及半色調光罩的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明所欲解決的問題在於提供一種能夠兼顧圖案的微細化與多階調的半色調光罩。本案的解決手段，在透明基板上具有：由第1半透過膜所構成的第1半透過區域、由前述第1半透過膜與第2半透過膜積層而成的第2半透過區域、透明區域、以及第1半透過區域和第2半透過區域鄰接之區域；其中，前述第1半透過區域和第2半透過區域，對於曝光光的透過率分別為10～70%和1～8%，並且第2半透過區域使曝光光的相位逆轉。其結果，在鄰接的第1半透過區域與第2半透過區域的境界部分中，曝光光的強度分布陡峭地變化，而能夠改善被曝光出的光阻圖案的剖面形狀。

Description

半色調光罩、光罩坯料、及半色調光罩的製造方法
本發明關於一種多階調的半色調光罩、光罩坯料、及半色調光罩的製造方法，該半色調光罩是被使用於平面顯示器等之中。
在平面顯示器等的技術領域中，已有使用一種被稱為半色調光罩的多階調光罩，其具備以半透過膜的透過率來對曝光量加以限制的功能。 半色調光罩，藉由透明基板、遮光膜以及具有在透明基板與遮光膜的中間的透過率的半透過膜，能夠實現3色調或是以上的多階調光罩。
專利文獻1中，揭示了一種形成半色調光罩的方法，其對已在透明基板上形成遮光膜之光罩坯料進行加工，在形成遮光膜的圖案後，形成半透過膜，然後對遮光膜與半透過膜加以圖案化，藉此形成半色調光罩。
這樣的半色調光罩，例如在液晶顯示裝置的製造步驟中，是被用來在TFT(薄膜電晶體)的通道區域和源極/汲極電極形成區域中，以1次的曝光步驟來形成膜厚分別不同的光阻圖案，以削減微影步驟。
另一方面，為了平面顯示器的高畫質化，對於配線圖案的微細化的要求也越來越強。在要藉由投影曝光機來對接近解析度極限的圖案加以曝光的情況下，為了確保曝光裕度，在專利文獻2中揭示了一種相位偏移光罩，其設置使遮光區域的邊緣部分相位逆轉之相位偏移器。
[先前技術文獻] (專利文獻) 專利文獻1：日本特開2005－257712號公報。 專利文獻2：日本特開2011－13283號公報。
(發明所欲解決的問題) 半色調光罩中，半透過膜與遮光膜的境界部分處的曝光光的強度分布變化較為徐緩，因此使用半色調光罩來加以曝光過的光阻，在這樣的境界部分處的剖面形狀會顯示出徐緩的傾斜，使得製程裕度降低，結果會難以形成微細圖案。
藉由使用相位偏移光罩來提高解析度，雖然可達成圖案的進一步微細化，但無法如半色調光罩那樣達成微影步驟的削減。因此，在使用於平面顯示器的製造的情況下，無法對於減低製造成本有所助益。
與半色調光罩不同方式的微細圖案類型的灰階光罩，雖然在遮光部與半透過部之間能夠獲得比較陡峭的曝光光強度分布，但具有焦點深度變淺的問題。
如此，在先前的光罩中，無法兼顧平面顯示器等的製造成本的減低與解析度的問題。
鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種能夠兼顧微影步驟的削減與圖案的進一步微細化的光罩，並提供一種用於製造該光罩的光罩坯料及光罩的製造方法。
(用於解決問題的手段) 本發明的實施型態的光罩，其在透明基板上具有：第1半透過區域，其由第1半透過膜所構成；第2半透過區域，其由前述第1半透過膜與第2半透過膜積層而成；透明區域，其中不存在前述第1半透過膜和前述第2半透過膜的任一者；以及，前述第1半透過區域和前述第2半透過區域鄰接之區域；其中，前述第1半透過區域對於曝光光的透過率為10～70%；前述第2半透過區域對於曝光光的透過率為1～8%，且使曝光光的相位逆轉；並且，前述第1半透過膜與前述第2半透過膜的積層膜，當前述第1半透過膜的相位偏移角為α2半透過膜的相位偏移角為β180－α≦β≦180。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述積層膜，相對於前述第1半透過區域使曝光光的相位逆轉、或是相對於前述透明區域使曝光光的相位逆轉。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述第1半透過膜的相位偏移角α2半透過膜的相位偏移角β述的關係：β=180－α/2。
藉由作成這樣的光罩的結構，能夠獲得一種多階調光罩，其具有第1半透過區域、第2半透過區域及透明區域的階調，進一步藉由第2半透過區域對於曝光光的相位逆轉效果，使得第1半透過區域與第2半透過區域鄰接的區域中的曝光光的強度分布的變化變得陡峭。其結果，藉由使用本發明的光罩，能夠形成不同膜厚的光阻，進而能夠獲得具有陡峭的剖面形狀的光阻。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述第1半透過膜和前述第2半透過膜，分別對於彼此的溼蝕刻液具有選擇性。
又，本發明的實施型態的光罩中，作為前述第1半透過膜，選擇自Ti(鈦)、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第2半透過膜，選擇自氧化Cr(鉻)、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜；或者，作為前述第1半透過膜，選擇自鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第2半透過膜，選擇自氧化Ti(鈦)、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜。
藉由作成這樣的結構，對於第1半透過膜和第2半透過膜，能夠實現必要的光學特性，並易於形成想要的圖案。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述積層膜中，前述第2半透過膜的邊緣自前述第1半透過膜的邊緣突出規定的尺寸；前述尺寸，若將曝光光的波長設為λ，且將投影前述曝光光之投影曝光裝置的光學系統的開口數設為NA，則被設定成λ/(8NA)以上且λ/(3NA)以下。
藉由作成這樣的結構，第1半透過膜和第2半透過膜的積層膜與透明基板的境界部的曝光光強度分布變得陡峭，而可形成微細的圖案。
又，本發明的實施型態的光罩，其在透明基板上具有：第3半透過膜、第4半透過膜、以及前述第3半透過膜和前述第4半透過膜依序積層而成的積層膜；其中，前述積層膜中，前述第4半透過膜的邊緣自前述第3半透過膜的邊緣突出；前述第3半透過膜對於曝光光的透過率為10～70%；並且，前述第4半透過膜對於曝光光的透過率為2～9%，且使曝光光的相位逆轉。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述第4半透過膜，藉由將相位偏移角作成大約1803半透過膜使曝光光的相位逆轉，並且相對於前述透明基板使曝光光的相位逆轉。
又，本發明的實施型態的光罩，其具有下述區域：由前述第3半透過膜和前述第4半透過膜依序積層而成的積層膜所構成的區域；以及，僅由前述第4半透過膜所構成的區域。
藉由使用由這樣的區域所構成的圖案，例如易於達成TFT的通道區域和周邊電路的配線圖案的微細化。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述第3半透過膜和前述第4半透過膜，分別對於彼此的溼蝕刻液具有選擇性。
又，本發明的實施型態的光罩中，前述第3半透過膜，選擇自Ti(鈦)、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第4半透過膜，選擇自氧化Cr(鉻)、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜；或者，前述第3半透過膜，選擇自鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第4半透過膜，選擇自氧化Ti(鈦)、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜。
藉由作成這樣的結構，對於第3半透過膜和第4半透過膜，能夠實現必要的光學特性，並易於形成想要的圖案。
本發明的實施型態的前述光罩的製造方法，其具有下述步驟：在透明基板上形成第1半透過膜；在前述第1半透過膜上形成第2半透過膜；在前述第2半透過膜上形成第1光阻；對前述第1光阻加以圖案化；將前述第1光阻作為遮罩，對前述第2半透過膜進行蝕刻；除去前述第1光阻；形成第2光阻；對前述第2光阻加以圖案化；將前述第2光阻作為遮罩，對前述第1半透過膜進行蝕刻；以及，除去前述第2光阻。
又，本發明的實施型態的光罩的製造方法，其具有下述步驟：在透明基板上形成第1半透過膜；在前述第1半透過膜上形成第2半透過膜；在前述第2半透過膜上形成第1光阻；對前述第1光阻加以圖案化；將前述第1光阻作為遮罩，對前述第2半透過膜進行蝕刻；除去前述第1光阻；形成第2光阻；對前述第2光阻加以圖案化；將前述第2光阻作為遮罩，對前述第1半透過膜進行側蝕，使前述第2半透過膜的端部自前述第1半透過膜的端部僅突出規定範圍的尺寸；以及，除去前述第2光阻。
又，本發明的實施型態的光罩的製造方法，其具有下述步驟：在透明基板上形成第3半透過膜；在前述第3半透過膜上形成第3光阻；對前述第3光阻加以圖案化；將前述第3光阻作為遮罩，對前述第3半透過膜進行蝕刻；除去前述第3光阻；形成第4半透過膜；形成第4光阻；對前述第4光阻加以圖案化；將前述第4光阻作為遮罩，對前述第4半透過膜進行蝕刻；以及，除去前述第4光阻。
藉由這樣的光罩的製造方法，能夠製造出一種兼顧半色調效果與相位偏移效果的光罩。
本發明的實施型態的光罩坯料，其在透明基板上依序積層有第1半透過膜和第2半透過膜；前述第1半透過膜，對於曝光光的透過率為10～70%；前述第1半透過膜與前述第2半透過膜的積層膜，對於曝光光的透過率為1～8%，且藉由前述積層膜使曝光光的相位逆轉；並且，前述積層膜，當前述第1半透過膜的相位偏移角為α2半透過膜的相位偏移角為β述的關係：180－α≦β≦180。
藉由準備這樣的光罩坯料，能夠縮短可兼顧半色調效果與相位偏移效果的光罩的製造工期。
(發明的功效) 根據本發明，能夠實現一種可兼得半色調效果與相位偏移效果的光罩，且能夠對於圖案的微細化與微影處理的步驟數削減有所助益。
以下，參照隨附圖式來說明本發明的實施型態。但是，以下的實施型態均不對本發明的要旨的認定加以限定解釋。又，對於相同或同種的構件附加上相同的參考符號，並省略其說明。
(實施型態1) 以下，詳細地說明本發明的光罩的實施型態1的製造步驟。
如第1圖(A)所示，在合成石英玻璃等的透明基板11上，藉由濺鍍法等成膜出第1半透過膜12，並在其上藉由濺鍍法等成膜出與第1半透過膜12不同材質的第2半透過膜13，藉此準備出光罩坯料10。然後，藉由塗佈法在第2半透過膜13上形成第1光阻14。
利用預先準備上述光罩坯料10，亦能夠縮短光罩的製造工期。 由於第1半透過膜12與第2半透過膜13分別是不同的材質，所以可藉由不同的蝕刻液來進行蝕刻，且會對彼此的蝕刻液具有耐性，所以可分別選擇性地進行蝕刻。
例如，作為第1半透過膜12，能夠選擇自Ti(鈦)、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜，且作為第2半透過膜13，能夠選擇自氧化Cr(鉻)、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜。 又，作為第1半透過膜12，能夠選擇自鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜，且作為第2半透過膜13，能夠選擇自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜。 又，上述氧化物、氮化物、氮氧化物的組成，亦可相對於膜厚方向而產生變化。
如後述，第1半透過膜12，具有作為半色調膜的功能。 一般而言，藉由Cr系材料來對相位偏移進行調整比較容易，因此，以下是針對以上述Ti系材料作成第1半透過膜12，且以上述Cr系材料作成第2半透過膜13的例子來加以說明，但亦可互換上述的膜構成。
第1半透過膜12，對於曝光光的透過率為10～70%。以使第1半透過膜12與第2半透過膜13的積層膜對於曝光光的透過率成為1～8%的方式，來設定第2半透過膜13對於曝光光的透過率。 第1半透過膜12與第2半透過膜13的積層膜，具有作為相位偏移器的功能，因此，以使曝光光的相位逆轉的方式，來調整第2半透過膜13的膜厚並決定相位偏移角。 所謂曝光光的相位逆轉，是指曝光光的相位偏移角為大約180180180±10
此外，作為曝光光，能夠使用g射線、h射線、i射線或是該等射線中的2種以上的混合光，在混合波長中，針對代表波長或是頻譜分布的重心波長來定義透過率和相位偏移。
第2半透過膜13的單層膜的相位偏移角為大約1801半透過膜12的透過光與第1半透過膜12和第2半透過膜13的積層膜的透過光的相位偏移角為大約180 這樣的相位偏移的狀態，以下為了方便起見而稱之為第1相位偏移條件。
第1半透過膜12與第2半透過膜13的積層膜的相位偏移角，相對於透明基板11露出的區域，使得曝光光被逆轉的條件，亦即，若將第1半透過膜12相對於透明基板11的透過光的相位差設為α，且將第2半透過膜13相對於透明基板11的透過光的相位差設為β時，使得α+β成為大約1802相位偏移條件。
透過率與相位偏移角，可藉由第1半透過膜12與第2半透過膜13中所使用的膜的材質、膜厚來加以調整。
接著，如第1圖(B)所示，例如藉由光罩描繪裝置來對第1光阻14加以曝光，然後藉由顯影來形成第1光阻圖案14a、14b、14c。
接著，如第1圖(C)所示，將第1光阻圖案14a、14b、14c作為遮罩，針對第1半透過膜12來選擇性地將第2半透過膜13蝕刻掉，來形成第2半透過膜的圖案13a、13b、13c，然後藉由灰化處理等來除去第1光阻圖案14a、14b、14c。
第2半透過膜13的蝕刻法，只要能夠獲得足夠的選擇比，則採用溼蝕刻法或乾蝕刻法均可，但較適合使用能夠獲得高選擇比的溼蝕刻法。 在使用Cr系材料來作成第2半透過膜13的情況下，適合使用鈰系的蝕刻液例如硝酸鈰銨水溶液，但並不限於此。
接著，如第1圖(D)所示，藉由塗佈法來形成第2光阻15。
接著，如第1圖(E)所示，對第2光阻15加以曝光，然後藉由顯影來形成第2光阻圖案15a、15b。
接著，如第2圖所示，將第2光阻圖案15a、15b作為遮罩，對第1半透過膜12進行蝕刻，形成第1半透過膜的圖案12a、12b，然後藉由灰化處理等除去第2光阻圖案15a、15b。 第1半透過膜12的蝕刻採用溼蝕刻法或乾蝕刻法均可，但較適合使用能夠獲得高選擇比的溼蝕刻法。 作為第1半透過膜12，在使用與第2半透過膜13的材質不同的材料，例如Ti系材料的情況下，適合使用氫氧化鉀(KOH)與過氧化氫水溶液的混合液，但並不限於此。
如第2圖所示，在透明基板11上，存在有下述區域：第1半透過膜12的單層膜的區域C；由第1半透過膜的圖案12a與第2半透過膜的圖案13a、13b的積層膜所構成且與區域C鄰接之區域A、B；以及，不與區域C鄰接之第1半透過膜的圖案12b與第2半透過膜的圖案13c的積層膜的區域D。 以下，將第1半透過膜12的單層膜的區域稱作第1半透過區域，並將積層有第1半透過膜12與第2半透過膜13之區域稱作第2半透過區域。
在第2半透過區域(區域A、B、D)中，曝光光的透過率為1～8%，且曝光光的相位逆轉。 另一方面，在第1半透過區域(區域C)中，曝光光的透過率為10～70%。 第1半透過區域和第2半透過區域以外的區域，是透明基板11露出的區域E、F、G(以下有時稱作透明區域)，透過率為100%。 第1半透過區域，具有透明區域的透過率與第2半透過區域的透過率的中間的透過率，而成為多階調的光罩。
在第1相位偏移條件，亦即第2半透過膜13的單層膜的相位偏移角為大約180C與區域A、B的境界部分中，透過的曝光光強度分布的變化變得陡峭。因此，藉由本光罩來曝光過的光阻的剖面形狀，在與該境界部分對應的位置處，膜厚會陡峭地變化。例如，在區域C形成TFT的通道區域，且在區域A、B形成源極、汲極電極的情況下，由於能夠正確地控制通道長度，針對TFT的尺寸設計，相較於使用先前的光罩的情況，更能夠增大設計裕度(餘裕)，而能夠製造微細的TFT。
區域D，是不具有與半透過區域的境界之區域，此區域例如能夠使用於周邊電路的配線等的曝光。
在第2相位偏移條件，亦即第1半透過膜12與第2半透過膜13的積層膜相對於透明區域的相位偏移角為大約180E與區域A的境界、區域F與區域B的境界、區域F、G與區域D的境界中，相位會逆轉，因此在該等境界處的曝光光強度分布的變化變得陡峭。因此，藉由該光罩來曝光過的光阻的剖面形狀，在與該等境界相當的位置中也會成為陡峭的形狀。其結果，能夠形成微細的圖案。 例如，在平面顯示器等的周邊電路中要優先考慮配線的微細化的情況下，可採用第2相位偏移條件。
又，藉由作成第1相位偏移條件與第2相位偏移條件的中間的狀態，能夠獲得雙方的效果。 由相位偏移所帶來的解析度提升的效果，只要是在以大約180101相位偏移條件為β=180，且第2相位偏移條件為α+β=180，在第1半透過膜的相位偏移角α為大概20(在材料是選擇Cr系平坦半色調膜且透過率在15%以上的情況、或是在材料是選擇Cr系普通半色調膜且透過率在45%以上的情況)，藉由將第2半透過膜的相位偏移角β作成在第1相位偏移條件與第2相位偏移條件的中間，也就是180－α≦β≦180、或是更佳為作成β=180－α／2，便可藉此獲得雙方的效果。 例如在α=20β=170，則因為成為α+β=190，所以β和α+β均落在180±10的範圍中。 在這樣的相位偏移條件下，在全部的境界處，曝光光的強度分布均變得陡峭，於是被曝光出的光阻的剖面形狀在任何境界中均變成為陡峭的形狀。 此外，相位偏移角α、β，由於是相對於空氣的相位差，通常來說不會成為負值，並且現實中的α(即使在透過率為下限的10%的情況中也是如此)最高也只會到82β不會成為負值。
此外，所謂Cr系平坦半色調膜，是意指以Cr(鉻)作為主成分並含有極微量的氧、氮之膜，而Cr系普通半色調膜，是意指以氧化Cr(鉻)作為主成分之膜。
第3圖將藉由本實施型態所曝光出的光阻的形狀與藉由先前的光罩所曝光出的光阻的形狀加以比較來表示，其中本實施型態組合了半色調膜與相位偏移膜，先前的光罩組合了半色調膜與不使曝光光透過的遮光膜。
第3圖(a)是本實施型態的光罩的剖面，第3圖(a)是將第2圖的一部分擴大後的圖。 第3圖(b)是專利文獻1所揭示的先前的光罩的剖面的一部分，其在透明基板41上形成有遮光膜的圖案42，並在遮光膜的圖案42上形成有半色調膜的圖案43。
第3圖(c)示意性表示藉由第3圖(a)所示的光罩來曝光出的光阻30的剖面形狀。與半色調膜也就是第1半透過膜12a相當的位置的光阻膜厚，比起與相位偏移膜相當的第2半透過膜13a的位置的光阻膜厚更薄，且能夠藉由1個光罩，以1次曝光來形成具有不同光阻膜厚的區域。 第3圖(c)中，以黑點來表示的點P，表示與半色調膜和相位偏移膜的境界相當的位置。
同樣地，能夠使用先前的光罩，以1次曝光來形成具有不同膜厚區域的光阻40。第3圖(d)示意性表示藉由第3圖(b)所示的光罩來曝光出的光阻40的剖面形狀。第3圖(d)中以黑點來表示的點Q，表示與半色調膜和遮光膜的境界相當的位置。
第3圖(e)為比較各光阻30、40的點P、Q處的傾斜角的藉由模擬的算出值並加以表示的圖表。 相位偏移膜也就是第2半透膜的相位偏移角為1805%，且半色調膜也就是第1半透膜的相位偏移角為254%，同時滿足第1相位偏移條件與第2相位偏移條件的這兩者。此外，第3圖(b)所示的先前的光罩的遮光膜的透過率為0%，不具有相位偏移的效果。
從第3圖(e)能夠明確理解到，相較於先前的光罩的點Q的傾斜角，本實施型態的光罩的點P的傾斜角較大，光阻30的境界部分的剖面形狀變得陡峭。亦即能夠理解到，藉由本實施型態，能夠改善光阻的剖面形狀。
(實施型態2) 可使用在實施型態1中所使用的光罩坯料10，並在第1半透過膜12與第2半透過膜13的積層區域的周圍，形成第2半透過膜13的單層膜。 藉由第2半透過膜13所造成的曝光光的逆轉效果，第1半透過膜12和第2半透過膜13的積層區域與透明基板11露出的區域的境界部處的曝光光的強度分布會陡峭地變化，於是對應的光阻的剖面形狀變得陡峭。
如第4圖(A)所示，在第1圖(E)的步驟後，將第2光阻圖案15a、15b作為遮罩，針對第2半透過膜來選擇性的蝕刻掉第1半透過膜12。 此時，自第1半透過膜12的側面已露出的階段起更進行側蝕，藉此形成第2光阻圖案15a、15b，以及相對於第2半透過膜的圖案13a、13b、13c內縮之第1半透過膜的圖案12c、12d。這樣的蝕刻可藉由等向性蝕刻來達成，且可使用溼蝕刻法或乾蝕刻法，但較適合使用選擇比較高的溼蝕刻法。
由於此時的蝕刻針對第2半透過膜具有蝕刻選擇性，第2光阻圖案只要至少將僅有第1半透過膜露出的區域覆蓋住即可。因此，可考慮光罩描繪裝置的對準誤差來調整第2光阻圖案15a、15b的寬度，例如將其縮窄。
然後，如第4圖(B)所示，藉由灰化法來除去第2光阻圖案15a、15b。 如第4圖(B)所示，第2半透過膜的圖案13a、13b，相對於第1半透過膜的圖案12c，朝向透明基板11露出的區域側突出了距離Z，且第2半透過膜的圖案13c相對於第1半透過膜的圖案12d，朝向透明基板11露出的區域側突出了距離Z。Z的尺寸能夠藉由側蝕量，例如溼蝕刻時間來加以控制。
如此，藉由蝕刻製程來控制Z的尺寸，便能夠在不發生對準誤差的情況下以自動對準的方式來形成第1半透過膜圖案12c、12d，因此能夠將第2半透過膜圖案的相位偏移效果作得均勻。
藉由將第2半透過膜的圖案13a、13b、13c的相位偏移角，設定成相對於透明基板11露出的區域使曝光光逆轉的條件，亦即將相位偏移角設定成大約180(180±10)，在第2半透過膜的圖案13a、13b和第1半透過膜的圖案12c積層起來的區域與透明基板11露出的區域的境界、以及第2半透過膜的圖案13c和第1半透過膜的圖案12d積層起來的區域與透明基板11露出的區域的境界中，曝光光的強度分布陡峭地變化。其結果，被曝光出的光阻的剖面形狀也變得陡峭。
若上述Z的尺寸過大，則由第1半透過膜的圖案12d與第2半透過膜的圖案13c的積層膜所構成的圖案會變得不必要的細，有時會成為缺陷(斷線)、電路不良的原因。 Z的尺寸，若將使用光罩之投影曝光裝置的光學系統的開口數設為NA，並將曝光光的波長(代表波長)設為λ，則被設定成λ/(8NA)以上且λ/(3NA)以下。
(實施型態3) 在實施例1、2中，是在形成作為半色調膜的第1半透過膜12與作為相位偏移器的第2半透過膜13的積層膜後再進行圖案化，但亦可在形成半色調膜的圖案後再形成相位偏移器膜的圖案，來藉此製造光罩。藉由本實施型態，能夠在半色調膜的邊緣部形成相位偏移器的單層膜，而容易控制相位偏移角。
如第5圖(A)所示，藉由濺鍍法等在透明基板11上成膜出第3半透過膜22，準備出光罩坯料20，然後藉由塗佈法在第3半透過膜22上形成第3光阻23。 第3半透過膜22，具有作為半色調膜的功能，且對於曝光光的透過率為10～70%。 例如，作為第3半透過膜22，能夠選擇自鈦、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦或這些其中2種以上的積層膜，或者是鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻或這些其中2種以上的積層膜。
接著，如第5圖(B)所示，例如藉由光罩描繪裝置來對第3光阻23加以曝光，然後藉由顯影來形成第3光阻圖案23a、23b。
接著，如第5圖(C)所示，將第3光阻圖案23a、23b作為遮罩，對第3半透過膜22進行蝕刻，形成第3半透過膜的圖案22a、22b，然後藉由灰化處理等除去第3光阻圖案23a、23b。
接著，如第5圖(D)所示，藉由濺鍍法等來成膜出與第3半透過膜22不同材質的第4半透過膜24，然後藉由塗佈法來形成第4光阻25。 第4半透過膜24，具有作為相位偏移器的功能，且對於曝光光的透過率為2～9%。 例如，作為第3半透過膜22，能夠選擇自鈦、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦或這些其中2種以上的積層膜，且作為第4半透過膜24，能夠選擇自氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻或這些其中2種以上的積層膜。又，例如，作為第3半透過膜22，能夠選擇自鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻或這些其中2種以上的積層膜，且作為第4半透過膜24，能夠選擇自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦或這些其中2種以上的積層膜。
接著，如第5圖(D)所示，對第4光阻25加以曝光，然後藉由顯影來形成第4光阻圖案25a、25b、25c。
接著，如第6圖所示，將第4光阻圖案25a、25b、25c作為遮罩，針對第3半透過膜的圖案22a、22b來選擇性地蝕刻掉第4半透過膜24，形成第4半透過膜的圖案24a、24b、24c，然後藉由灰化處理除去第4光阻圖案25a、25b、25c。
如第6圖所示，在光罩中存在有下述區域：由第3半透過膜22的單層所構成的區域K；由第4半透過膜24的單層所構成的區域I、M；由第3半透過膜22與第4半透過膜24的積層所構成的區域J、L、O；透明基板11露出的區域H、N、P。
藉由將第4半透過膜24的相位偏移角設定成相對於第3半透過膜22使曝光光的相位逆轉的條件，亦即將相位偏移角設定成大約180(180±10)(稱為第3相位偏移條件)，在區域K與區域J、L的境界中，曝光光的強度分布陡峭地變化，而曝光出的光阻的剖面形狀也陡峭地變化，而可達成圖案的微細化。 例如，能夠將區域K採用成TFT的通道區域，並將區域J、L採用成源極、汲極電極區域。
藉由將第4半透過膜24的相位偏移角設定成相對於透明基板11露出的區域使曝光光的相位逆轉的條件，亦即將相位偏移角設定成大約180(180±10)(稱為第4相位偏移條件)，在由第4半透過膜24的單層所構成的區域I、M與透明基板11露出的區域H、N的境界部分處，曝光光的強度分布陡峭地變化，而曝光出的光阻的剖面形狀也陡峭地變化，而可達成圖案的微細化。其結果，區域J、L與區域H、N之間的區域處的曝光光的強度分布陡峭地變化，於是對應該部分的光阻的剖面形狀變得陡峭。
藉由作成可兼顧第3相位偏移條件與第4相位偏移條件的條件，在全部境界中，曝光光的強度分布均變得陡峭，於是曝光出的光阻的剖面形狀也在境界部分中變得陡峭，而可達成圖案的微細化。 例如，藉由將第3半透過膜22相對於透明基板的相位偏移角設定成較小的角，例如0.4～10 這樣的不與第3半透過膜22和第4半透過膜24的積層區域鄰接之孤立區域O，能夠採用於周邊電路等的配線圖案，而能夠易於兼顧TFT與配線的微細化。
此外，藉由將由第4半透過膜24的單層所構成的區域I、M的寬度作成在解析度極限以下，能夠消除該等區域I、M對於光阻圖案的不良影響。 具體而言，較佳為考慮到光罩描繪裝置的對準精度(第3、第4光阻圖案的位置偏差)來將區域J、L的寬度作成0.5mm程度。若是這種程度的尺寸，相較於投影曝光裝置的解析度極限為充分地小，便不會由曝光光對光阻產生顯影效果，而能夠抑制該等區域的不良影響。
(實施型態4) 如第7圖所示，亦可將區域O的膜構成作成第4半透過膜24的單層構造。第4半透過膜24的單層構造，能夠藉由在第5圖(B)步驟中，不形成第3光阻23b來對第3半透過膜22加以圖案化而形成。 藉由不具有第3半透過膜22之單獨的第4半透過膜24的相位偏移角，在區域O中能夠將與透明基板11的相位偏移角設定成大約180(180±10)，而可達成圖案的微細化。 這樣的第4半透過膜24的單層膜，例如能夠使用於周邊電路的配線圖案。
(產業上的利用可能性) 根據本發明，能夠提供一種光罩，其能夠實現微影步驟的削減與圖案的微細化，在產業上的可利用性極大。
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 10 11 12 12a、12b、12c、12d 13 13a、13b、13c 14 14a、14b、14c 15 15a、15b 20 22 22a、22b 23 23a、23b 24 24a、24b、24c 25 25a、25b、25c 30 40 41 42 43 </td><td> 光罩坯料 透明基板 第1半透過膜 第1半透過膜的圖案 第2半透過膜 第2半透過膜的圖案 第1光阻 第1光阻圖案 第2光阻 第2光阻圖案 光罩坯料 第3半透過膜 第3半透過膜的圖案 第3光阻 第3光阻圖案 第4半透過膜 第4半透過膜的圖案 第4光阻 第4光阻圖案 光阻 光阻 基板 遮光膜的圖案 半色調膜的圖案 </td></tr></TBODY></TABLE>
第1圖是表示本發明的第1實施型態的光罩的主要製造步驟的剖面圖。 第2圖是表示本發明的第1實施型態的光罩的主要製造步驟的剖面圖。 第3圖是藉由本發明的第1實施型態的光罩與先前的半色調光罩所曝光過的光阻的剖面形狀的比較圖。 第4圖是表示本發明的第2實施型態的光罩的主要製造步驟的剖面圖。 第5圖是表示本發明的第3實施型態的光罩的主要製造步驟的剖面圖。 第6圖是表示本發明的第3實施型態的光罩的剖面圖。 第7圖是表示本發明的第4實施型態的光罩的主要製造步驟的剖面圖。
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Claims (15)

  1. 一種光罩，其在透明基板上具有：第1半透過區域，其由第1半透過膜所構成；第2半透過區域，其由前述第1半透過膜與第2半透過膜積層而成；透明區域，其中不存在前述第1半透過膜和前述第2半透過膜的任一者；以及，前述第1半透過區域和前述第2半透過區域鄰接之區域；其中，前述第1半透過區域，對於曝光光的透過率為10~70%；前述第2半透過區域，對於曝光光的透過率為1~8%，且使曝光光的相位逆轉；並且，前述第1半透過膜與前述第2半透過膜的積層膜，當前述第1半透過膜的相位偏移角為α°，且前述第2半透過膜的相位偏移角為β°時，滿足下述的關係：180-α≦β≦180。
  2. 如請求項1所述之光罩，其中，前述積層膜，相對於前述第1半透過區域使曝光光的相位逆轉、或是相對於前述透明區域使曝光光的相位逆轉。
  3. 如請求項1或2所述之光罩，其中，前述第1半透過膜的相位偏移角α°與前述第2半透過膜的相位偏移角β°，更滿足下述的關係：β=180-α/2。
  4. 如請求項1或2所述之光罩，其中，前述第1半透過膜和前述第2半透過膜，分別對於彼此的溼蝕刻液具有選擇性。
  5. 如請求項1或2所述之光罩，其中，作為前述第1半透過膜，選擇自鈦、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第2半透過膜，選擇自氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜；或者，作為前述第1半透過膜，選擇自鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第2半透過膜，選擇自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜。
  6. 如請求項1或2所述之光罩，其中，前述積層膜中，前述第2半透過膜的邊緣自前述第1半透過膜的邊緣突出規定的尺寸；前述尺寸，若將曝光光的波長設為λ，且將投影前述曝光光之投影曝光裝置的光學系統的開口數設為NA，則被設定成λ/(8NA)以上且λ/(3NA)以下。
  7. 一種光罩，其在透明基板上具有：第3半透過膜、第4半透過膜、以及前述第3半透過膜和前述第4半透過膜依序積層而成的積層膜；其中，前述積層膜中，前述第4半透過膜的邊緣自前述第3半透過膜的邊緣突出；前述第3半透過膜，對於曝光光的透過率為10~70%；並且，前述第4半透過膜，對於曝光光的透過率為2~9%，且使曝光光的相位逆轉。
  8. 如請求項7所述之光罩，其中，前述第4半透過膜，藉由將相位偏移角作成大約180°，相對於前述第3半透過膜使曝光光的相位逆轉，並且相對於前述透明基板使曝光光的相位逆轉。
  9. 如請求項7或8所述之光罩，其中，具有下述區域：由前述第3半透過膜和前述第4半透過膜依序積層而成的積層膜所構成的區域；以及，僅由前述第4半透過膜所構成的區域。
  10. 如請求項7或8所述之光罩，其中，前述第3半透過膜和前述第4半透過膜，分別對於彼此的溼蝕刻液具有選擇性。
  11. 如請求項7或8所述之光罩，其中，前述第3半透過膜，選擇自鈦、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第4半透過膜，選擇自氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜；或者，前述第3半透過膜，選擇自鉻、氧化鉻、氮化鉻、氮氧化鉻、或是這些其中2種以上的積層膜，且前述第4半透過膜，選擇自氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、或是這些其中2種以上的積層膜。
  12. 一種光罩的製造方法，其為請求項1所述之光罩的製造方法，並具有下述步驟：在透明基板上形成第1半透過膜；在前述第1半透過膜上形成第2半透過膜；在前述第2半透過膜上形成第1光阻；對前述第1光阻加以圖案化；將前述第1光阻作為遮罩，對前述第2半透過膜進行蝕刻；除去前述第1光阻；形成第2光阻；對前述第2光阻加以圖案化；將前述第2光阻作為遮罩，對前述第1半透過膜進行蝕刻；以及，除去前述第2光阻。
  13. 一種光罩的製造方法，其具有下述步驟：在透明基板上形成第1半透過膜；在前述第1半透過膜上形成第2半透過膜；在前述第2半透過膜上形成第1光阻；對前述第1光阻加以圖案化；將前述第1光阻作為遮罩，對前述第2半透過膜進行蝕刻；除去前述第1光阻；形成第2光阻；對前述第2光阻加以圖案化；將前述第2光阻作為遮罩，對前述第1半透過膜進行側蝕，使前述第2半透過膜的端部自前述第1半透過膜的端部僅突出規定範圍的尺寸；以及，除去前述第2光阻。
  14. 一種光罩的製造方法，其具有下述步驟：在透明基板上形成第3半透過膜；在前述第3半透過膜上形成第3光阻；對前述第3光阻加以圖案化；將前述第3光阻作為遮罩，對前述第3半透過膜進行蝕刻；除去前述第3光阻；形成第4半透過膜；形成第4光阻；對前述第4光阻加以圖案化；將前述第4光阻作為遮罩，對前述第4半透過膜進行蝕刻；以及，除去前述第4光阻。
  15. 一種光罩坯料，其在透明基板上依序積層有第1半透過膜和第2半透過膜；前述第1半透過膜，對於曝光光的透過率為10~70%；前述第1半透過膜與前述第2半透過膜的積層膜，對於曝光光的透過率為1~8%，且藉由前述積層膜使曝光光的相位逆轉；並且，前述積層膜，當前述第1半透過膜的相位偏移角為α°，且前述第2半透過膜的相位偏移角為β°時，滿足下述的關係：180-α≦β≦180。
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