CN101231458A - 灰色调掩模及图案转印方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种灰色调掩模，在半透光部中具有透过光的光强度分布平坦的部分，且具备能得到规定的光强度的半透光部。再有，提供一种在将半透光部转印到被转印体的抗蚀剂膜上时能形成具有大致恒定膜厚的平坦部且具有所希望膜厚范围的抗蚀剂图案的高精度灰色调掩模。本发明的灰色调掩模(30)在透明基板上形成有遮光部(31)、透光部(32)及半透光部(33)，该灰色调掩模(33)具有与遮光部(31)相邻并被夹持的半透光部(33)，该半透光部(33)具有：形成了半透光膜(36)的半透光膜形成部(33a)；和设置在半透光部(33)相邻的遮光部(31)的边界上且露出透明基板(34)的透光狭缝部(33b、33c)。

Description

灰色调掩模及图案转印方法

技术领域

本发明涉及用于摄像元件、液晶显示装置(Liquid Crystal Display，以下称为LCD)、半导体装置制造等中的灰色调掩模(gray tone mask)、使用该掩模的图案转印方法，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示装置的制造中用于的薄膜晶体管基板(TFT基板)的制造中优选采用的灰色调掩模及图案转印方法。

背景技术

目前在LCD领域中，薄膜晶体管液晶显示装置(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display，以下称为TFT-LCD)与CRT(阴极射线管)相比，由于具有容易薄型化且耗电低的优点，故目前商品化正在急速发展。TFT-LCD具有排列为矩阵状的各像素中排列有TFT的结构的TFT基板和对应各像素排列有红色、绿色及蓝色像素图案的滤色器在液晶相的存在下重合的结构。在TFT-LCD中，制造工序数多，仅TFT基板就得使用5-6枚光掩模来制造。这种状况下，在“月刊FPD智能(FPD Intelligence)”、1999年5月、p.31-35(非专利文献1)中，提出了利用4枚光掩模进行TFT基板的制造的方法。

该方法通过采用具有遮光部、透光部与半透光部(灰色调部)的光掩模(以下称为灰色调掩模)，从而降低所使用的掩模枚数。在此，所谓半透光部是指：使用掩模向被转印体上转印图案之际，可以将透过的曝光光线的透过量降低了规定量，以控制被转印体上的光致抗蚀剂膜的显像后的残膜量的部分。将在具备这种半透光部的同时还备有遮光部、透光部的光掩模称为灰色调掩模。

图8及图9(图9是图8的制造工序的延续)中表示采用灰色调掩模的TFT基板的制造工序的一例。

在玻璃基板1上形成栅电极用金属膜，通过采用了光掩模的光刻工艺形成栅电极2。然后，形成栅绝缘膜3、第一半导体膜4(α-Si)、第二半导体膜5(N+α-Si)、源漏极用金属膜6以及正型光致抗蚀剂膜7(图8(1))。接着，利用具有遮光部11、透光部1 2和半透光部1 3的灰色调掩模10，通过对正型光致抗蚀剂膜7进行曝光、显影，从而形成TFT沟道部及源漏极形成区域、和覆盖数据线形成区域且使沟道部形成区域比源漏极形成区域还薄的第一抗蚀剂图案7a(图8(2))。接着，将第一抗蚀剂图案7a作为掩模，对源漏极用金属膜6及第二、第一半导体膜5、4进行蚀刻(图8(3))。接下来，借助利用氧的灰化(ashing)除去沟道部形成区域中薄的抗蚀剂膜，形成第二抗蚀剂图案7b(图9(1))。然后，将第二抗蚀剂图案7b作为掩模，蚀刻源漏极用金属膜6，形成源极/漏极6a、6b，接着对第二半导体膜5进行蚀刻(图9(2))，最后剥离残存的第二抗蚀剂图案7b(图9(3))。

作为在此使用的灰色调掩模，公知以微细图案形成半透光部的结构。例如如图10所示，具有：与源极/漏极对应的遮光部11a、11b；透光部12；与沟道部对应的半透光部(灰色调部)13，半透光部13是形成了遮光图案13a，该遮光图案13a是由使用灰色调掩模的LCD用曝光机的分辨率界限以下的微细图案构成的区域。遮光部11a、11b与遮光图案13a通常均由铬或铬化合物等相同材料组成的相同厚度的膜形成。使用灰色调掩模的LCD用曝光机的分辨率界限在大多数情况下，在步进曝光(stepper)方式的曝光机中约为3μm，镜面聚光(mirror projection)方式的曝光机中约为4μm。因此，例如在图10中可以使半透光部13中的透过部13b的间隔宽度小于3μm，将遮光图案13a的行宽设为曝光机的分辨率界限以下，即小于3μm。

上述的微细图案类型的半透光部、即灰色调部分的设计，具体是：存在将遮光部与透光部的中间的具有半色调(half tone)效果的微细图案做成行与间隔(line and space)类型还是点(网点)类型、或者做成其他图案的选择，另外在行与间隔类型的情况下，可以考虑将线宽设为何种程度、透过光的部分与被遮光部分的比率为多大、将整体的透过率设为何种程度后进行设计。

另一方面，在特开2002-189280号公报(专利文献1)中，提出将想要半色调曝光的部分设为半透过型的半色调膜(半透光膜)的方案。通过擦用该半色调膜，从而可以减少半色调部分的曝光量，可以进行半色调曝光。在采用半色调膜的情况下，在设计中讨论整体的透过率需要为何种程度，在掩模中通过选择半色调膜的膜种(原材料)与膜厚，从而能够生产掩模。在掩模的制造中进行半色调膜的膜厚控制。在用灰色调掩模的灰色调部形成TFT沟道部的情况下，若为半色调膜，则可以利用光刻工序容易地进行图案化，因此存在即使TFT沟道部的形状为复杂的图案形状也能达到目的的优点。

将上述半透光部设为半色调膜(半透光膜)的上述灰色调掩模，与上述微细图案类型的灰色调掩模相比，在形成一定面积以上的半透光部的情况下是非常有用的。这是因为：在为微细图案类型的半透光部的情况下，若其面积增大，则存在图案数据庞大的问题，但在采用半色调膜的半透光部中就不会产生这种问题。

图11(a)表示将这种半透光部做成半色调膜(半透光膜)的灰色调掩模的一例。即，灰色调掩模20包括形成为规定的图案状的遮光部21、透光部22和半透光部23，如图11(b)(沿(a)中的L-L线的剖视图)所示，遮光部21构成为在透明基板24上具有遮光膜25，透光部22由透明基板24露出的部分构成，另外半透光部23构成为在透明基板24上具有半透光膜26。

然而，近几年尤其是伴随TFT沟道部的图案的微细化，即使在灰色调掩模中也需要更加微细的图案，本申请的发明人们发现：即使在上述的半透光部采用半透光膜的灰色调掩模中，也产生了新的课题。即，如上述的图11所示，在为利用半透光膜26形成了被遮光膜25形成的两个遮光部21、21夹持的宽度A为7μm左右的半透光部23的灰色调掩模的情况下，使用该掩模时的曝光机中的该半透光部的透过光的光强度分布如图12所示。另外，作为曝光机的曝光光源，例如采用包含g射线(波长436nm)或i射线(波长365nm)的350nm～450nm波长区域的光源。根据该光强度分布，被转印体上的抗蚀剂膜被曝光，然后经过抗蚀剂的显影工序形成抗蚀剂图案。因此，该灰色调掩模的半透光部中的光强度分布反映在所形成的抗蚀剂图案的形状中。此时，当然可以采用以下条件：适当选择抗蚀剂自身的光灵敏度特性或显影特性等，以充分的精度使上述光强度分布反映于抗蚀剂图案中。

在此，作为适用于本发明的灰色调掩模的曝光机，具有数值孔径NA为0.1-0.07左右的光学系统。

另一方面，在图13中示出：半透光部23的图案的形状进一步微细化、宽度A例如为3.6μm的情况下的该半透光部的透过光的光强度分布。根据图13可知，光强度分布曲线的形状与图12的情况不同，在波峰附近几乎没有平坦部分。一般，在与遮光部的边界附近的半透光部中，根据曝光机的分辨率，通过光的衍射而描绘了规定的倾斜度，但若半透光部的尺寸(宽度)例如减小为6μm以下，则相对于曝光光线波长或曝光机的分辨率而言，衍射的影响增大到无法忽略的程度，因此成为图13所示的几乎没有平坦部分的光强度分布形状。因此，被转印体上的抗蚀剂膜被曝光、经过显影工序形成的抗蚀剂图案中，几乎没有平坦部分的正态分布型的形状被转印。这样，本申请的发明人们发现：若采用具有锥状角度、几乎没有平坦部分的正态分布型的形状的抗蚀剂图案在被转印体进行蚀刻，则通过蚀刻形成的图案尺寸的变化增大，图案的尺寸控制变得非常困难，线宽精度劣化。进而，本申请的发明人们还发现：这种问题在半透光部的宽度为6μm以下时产生，尤其在半透光部的宽度为1～4μm时显著。

因此，本申请的发明人们研究在现有的设有由遮光膜的微细图案构成的半透光部的灰色调掩模中回避上述问题。即，研究使上述图13的光强度分布的斜率更陡峭地上升的可能性。该情况下，若选择微细图案和曝光条件，则在半透光部中，有可能得到平坦的光强度部分。但是在该情况下，若对半透光部的图案进行微细化，则透过光的光强度会降低，难以使对被转印体的抗蚀剂膜的曝光量处于适当的范围内。在此，所谓的适当的曝光量是指：在将透过部设为100％时在10～70％的范围内该掩模用户所希望的曝光量。优选为20～60％的范围，更优选为30～60％的范围。因此，为了得到光强度，若增大半透光部的图案尺寸，则曝光时会析像，还是无法得到平坦的光强度分布。因此，需要使分辨率下降的曝光条件，这会使图案的转印精度劣化。也就是说，在现有的微细图案类型的灰色调掩模中，难以兼顾半透光部的图案的微细化和平坦的强度分布。

发明内容

本发明正是鉴于上述现有的问题而进行的发明，其目的在于提供一种灰色调掩模，其在半透光部中具有透过光的光强度分布平坦的部分，且具备能得到规定的光强度的半透光部。再有，本发明的目的在于提供一种在将半透光部转印到被转印体的抗蚀剂膜上时能形成具有大致恒定膜厚的平坦部且具有所希望膜厚范围的抗蚀剂图案的高精度灰色调掩模。进而，目的在于提供一种图案转印方法，其中采用本发明的灰色调掩模，即使对半透光部的形状进行微细化，也能进行高精度的图案转印。

为了解决上述问题，本发明具有以下构成。

(构成1)一种灰色调掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，在所述半透光膜及所述遮光膜上分别通过蚀刻施以规定的图案而形成有遮光部、透光部及半透光部，

所述灰色调掩模具有与所述遮光部相邻并被夹持的半透光部，

所述半透光部具有：形成了所述半透光膜的半透光膜形成部；和设置在所述半透光部相邻的所述遮光部的边界上且露出所述透明基板的透光狭缝部。

(构成2)根据构成1所述的灰色调掩模，其特征在于，所述透光狭缝部的宽度为针对所述灰色调掩模的曝光条件下的析像界限以下的尺寸。

(构成3)根据构成1或2所述的灰色调掩模，其特征在于，所述半透光膜形成部中形成有不具有图案的半透光膜。

(构成4)根据构成1或2所述的灰色调掩模，其特征在于，所述半透光膜形成部具有针对所述灰色调掩模的曝光光线的析像界限以下的微细的透光图案。

(构成5)根据构成1～4中任～项所述的灰色调掩模，其特征在于，所述灰色调掩模为曝光光源波长350nm～450nm范围的波段用的灰色调掩模，所述半透光部的宽度为6μm以下。

(构成6)根据构成5所述的灰色调掩模，其特征在于，所述半透光部的宽度为1μm～4μm。

(构成7)一种灰色调掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，在所述半透光膜及所述遮光膜上分别通过蚀刻施以规定的图案而形成有遮光部、透光部及半透光部，

所述灰色调掩模具有与所述遮光部相邻并被夹持的宽度A的半透光部，

该半透光部的宽度A为6μm以下，

在针对该半透光部的、波长350nm～450nm范围内的规定波段的光的光透过强度分布曲线中，将所述透光部的曝光光线透过率设为100％，将包含所述半透光部的宽度方向的中央且透过率变动为1％以下的区域作为灰色调平坦部时，所述灰色调平坦部的宽度超过宽度A的50％。

(构成8)根据构成7所述的灰色调掩模，其特征在于，所述半透光部在与相邻的遮光部的边界部分两侧具有露出透明基板的透光狭缝部。

(构成9)根据构成8所述的灰色调掩模，其特征在于，所述透光狭缝部的宽度为针对所述灰色调掩模的曝光条件下的析像界限以下的尺寸。

(构成10)一种图案转印方法，具有以下工序，即采用构成1～9中任一项所述的灰色调掩模，向设于被转印体上的抗蚀剂膜转印图案，在与所述半透光部对应的部分上形成具有与所述遮光部或透光部不同的抗蚀剂膜厚部分的抗蚀剂图案。

(构成11)一种图案转印方法，具有以下工序，即采用构成1～9中任一项所述的灰色调掩模，利用包括波长350nm～450nm范围内波长的波段的曝光光线进行曝光，向设于被转印体上的抗蚀剂膜转印图案，在与所述半透光部对应的部分上形成具有与所述遮光部或透光部不同的抗蚀剂膜厚部分的抗蚀剂图案，所述抗蚀剂图案在与所述灰色调掩模中的宽度A的所述半透光部对应的部分中，将与所述透光部或遮光部对应的、显影后的抗蚀剂膜厚设为100％，将包含与所述半透光部对应的显影后的抗蚀剂膜的宽度方向的中央且膜厚变动为1％以下的区域作为灰色调平坦部时，所述灰色调平坦部的宽度超过宽度A的50％。

根据本发明的灰色调掩模，通过使半透光部具有：形成了半透光膜的半透光膜形成部；和设置在上述半透光部相邻的遮光部的边界处且露出透明基板的透光狭缝部，从而具有在半透光部中透过光的光强度分布平坦的部分，且可以提供具备能得到规定光强度的半透光部的灰色调掩模。再有，根据本发明的灰色调掩模，在将半透光部转印到被转印体的抗蚀剂膜上时，可以提供一种具有大致恒定膜厚的平坦部、且可形成所希望膜厚范围的抗蚀剂图案的高精度灰色调掩模。

进而，通过利用本发明的灰色调掩模，进行向被转印体的图案转印，从而即使对半透光部的形状进行微细化，也可以进行高精度的图案转印。

附图说明

图1表示本发明灰色调掩模的一个实施方式，(a)是俯视图，(b)是沿(a)中的L-L线的侧剖视图。

图2是用于说明采用本发明的灰色调掩模的图案转印方法的剖视图。

图3是与本发明的灰色调掩模中的半透光部的波长365nm～436nm对应的光透过强度分布曲线。

图4是与本发明的灰色调掩模中的半透光部的波长365nm～436nm对应的光透过强度分布曲线。

图5是与现有的半色调膜类型的灰色调掩模中的半透光部的波长365nm～436nm对应的光透过强度分布曲线。

图6是表示本发明的灰色调掩模的制造工序的一例的剖视图。

图7是用于说明本发明的灰色调掩模的制造工序的俯视图。

图8是表示采用了灰色调掩模的TFT基板的制造工序的概略剖视图。

图9是表示采用了灰色调掩模的TFT基板的制造工序(图8的制造工序的延续)的概略剖面图。

图10是表示现有的微细图案类型的灰色调掩模的一例的俯视图。

图11表示现有的半色调膜类型的灰色调掩模，(a)是俯视图，(b)是沿(a)中的L-L线的侧剖视图。

图12是与现有的半色调膜类型的灰色调掩模中的半透光部的波长365nm～436nm对应的光透过强度分布曲线。

图13是与现有的半色调膜类型的灰色调掩模中的半透光部的波长365nm～436nm对应的光透过强度分布曲线。

具体实施方式

以下，根据附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。

图1表示本发明的灰色调掩模的一个实施方式，(a)是俯视图，(b)是沿(a)中的L-L线的侧剖视图。图2是用于说明采用本发明的灰色调掩模的图案转印方法的剖视图。

图1所示的本发明的灰色调掩模30例如用于制造液晶显示装置(LCD)的薄膜晶体管(TFT)或滤色器、或者等离子显示面板(PDP)等，在图2所示的被转印体40上形成有膜厚阶段性或连续性变化的抗蚀剂图案43。另外，在图2中，标记42A、42B表示在被转印体40中层叠于基板41上的膜。

上述灰色调掩模30具体构成为具有：在使用该灰色调掩模30时对曝光光线进行遮光(透过率大致为0％)的遮光部31；使曝光光线大致透过100％的透光部32；和使曝光光线的透过率降低到20～60％左右的半透光部33。半透光部33构成为具有：在玻璃基板等的透明基板34上形成了光半透过性的半透光膜36的半透光膜形成部33a；设于与半透光部33相邻的遮光部31的边界处且露出透明基板34的透光狭缝部33b、33c。再有，遮光部31构成为在透明基板34上设置遮光性的遮光膜35。其中，图1所示的上述遮光部31、透光部32及半透光部33的图案形状仅是典型的一例，当然并不能意味着限定本发明。

作为上述半透光膜36，列举铬化合物、MoSi、Si、W、Al。其中，铬化合物中有氧化铬(CrOx)、氮化铬(CrNx)、氧氮化铬(CrOxN)、氟化铬(CrFx)或者这些化合物中含有碳或氢的混合物。再有，作为遮光膜35例如举出Cr、Si、W、Al等。上述遮光部31的透过率可以通过选定遮光膜35的膜材质与膜厚来设定。还有，上述半透光部33的透过率可以通过选定半透光膜36的膜材质与膜厚来设定。

在使用了上述的灰色调掩模30时，在遮光部31中实质上不会使曝光光线透过，在半透光部33中可以降低曝光光线，因此涂敷在被转印体40上的抗蚀剂膜(正型光致抗蚀剂膜)形成以下抗蚀剂图案43(参照图2)，其在与遮光部31对应的部分中膜厚增厚，在与半透光部33对应的部分中膜厚薄，在与透光部32对应的部分中没有膜。在该抗蚀剂图案43中，将在与半透光部33对应的部分中膜厚变薄的效应称为灰色调效应。另外，在采用负型光致抗蚀剂的情况下，虽然需要考虑将与遮光部和透光部对应的抗蚀剂膜厚颠倒来进行设计，但即使在这种情况下也可以充分得到本发明的效果。

而且，在图2所示的抗蚀剂图案43的没有膜的部分中，对被转印体40中的例如膜42A及42B实施第一蚀刻，通过灰化等除去抗蚀剂图案43的膜薄的部分，在该部分中，对被转印体40中的例如膜42B实施第二蚀刻。这样，利用1枚灰色调掩模30就能实施现有的2枚光掩模的工序，可以削减掩模枚数。

下面，更详细地说明本发明的上述灰色调掩模30中的上述半透光部33的构成，在本实施方式中，上述半透光部33为与两个遮光部31、31相邻并被其夹持的半透光部，该半透光部33具有：形成了半透光膜36的半透光膜形成部33a；形成于该半透光膜形成部33a的两侧、即与半透光部33相邻的两侧遮光部31、31的边界处且露出透明基板34的透光狭缝部33b、33c。

该透光狭缝部的宽度是针对灰色调掩模30的曝光条件下的析像界限以下的尺寸，虽然可以根据半透光部的设计尺寸来决定，但一般过大的话，难以获得作为半透光部的功能，若过小，则不能得到光强度分布的平坦部。具体是，相对于6μm以下宽度的半透光部而言，优选为2μm以下，更优选1μm以下0.1μm以上。该情况下的曝光条件为曝光光源波长、使用的曝光机的分辨率等。本发明的灰色调掩模优选用于曝光波长350nm～450nm(i射线乃至g射线)。

另外，作为适用于本发明的灰色调掩模的曝光机，在具有数值孔径NA为0.1～0.07左右的光学系统的情况下，可以获得显著的本发明的效果。

进而，为了在半透光部中具有透过光的光强度分布平坦的部分，优选考虑与半透光部33的宽度(设计值宽度)A(参照图1(b))对应的透光狭缝部的宽度。即，若相对于半透光部的宽度而言，透光狭缝部的宽度过大，则难以得到作为半透光部的功能，若过小，则难以得到光强度分布的平坦部。透光狭缝部的宽度优选单侧(33b或33c)为(2/5)A以下(若两侧的宽度相加，则为(4/5)A以下)。若透光狭缝部(单侧)的宽度过大，则通过设置透光狭缝部，从而在半透光部中透过光的光强度分布未处于适当的范围内，难以获得灰色调效应。更优选透光狭缝部的宽度是单侧的宽度(33b或33c)在(1/4)A以下(若将两侧的宽度相加，则为(1/2)A以下)。若狭缝部的宽度过小，则难以得到平坦的部分，因此优选单侧为(1/10)A(若将两侧的宽度相加，则为(1/5)A)以上。其中，虽然希望两侧的透光狭缝部33b与33c的宽度大致相同，但在无损于本发明的效果的前提下也可以不同。

再有，上述半透光膜形成部33a由具有大致均匀膜厚的单一半透光膜36形成。即，半透光膜形成部33a的半透光膜36实质上没有膜厚分布，也未进行微细图案加工。该半透光膜36具有根据由半透光部33求得的透过率(半透过性)而决定的膜材质及膜厚。

在将透光部的透过率设为100％时，可以将半透光膜的曝光光线透过率设为10～70％，优选设为20～60％左右。

另一方面，也可以对上述半透光膜形成部33a实施对灰色调掩模30的曝光光线的析像界限以下的微细透光图案化。即，半透光膜形成部中排列有多枚半透光膜，每枚半透光膜具有根据由半透光部求得的透过率而决定的尺寸及膜材质、膜厚。

在此，作为第一具体例，在图3中示出：上述半透光部33的宽度A为3.6μm、并且具有透光狭缝部33b与33c的宽度分别为0.8μm(因此半透光膜形成部33a的宽度为2.0μm)的半透光部33的灰色调掩模中的、针对半透光部33的波长365nm～436nm的光强度分布曲线。其中，半透光膜形成部33a的半透光膜36的材质为Cr氧化物，并调整膜厚，以使透过率为40％。

如图3所示，本发明的灰色调掩模在半透光部中具有透过光的光强度分布平坦的部分。在此，在半透光部中具有透过光的光强度分布平坦的部分是指：在针对宽度A的半透光部的、包含波长350nm～450nm范围内的规定波段的光的光透过强度分布曲线中，在将上述透光部的曝光光透过率设为100％，将包含上述半透光部的宽度方向的中央且透过率变动为1％以下的区域作为灰色调平坦部时，上述灰色调平坦部的宽度超过宽度A的50％。作为比较对象，与表示在被遮光部夹持的整个半透光部(总宽度)中形成半透光膜、将该半透光部的宽度设为3.6μm并具备该半透光部的灰色调掩模中的光透过强度分布曲线的上述图13进行对比可知：根据本发明涉及的灰色调掩模，可以得到在半透光部的宽度为6μm以下的微细图案中在半透光部具有透过光的光强度分布平坦的部分、且可以得到规定的光强度、能够实现本发明的目的的具备半透光部的灰色调掩模。

也就是说，本发明的灰色调掩模，其是具备半透光部的灰色调掩模，其中具有与上述遮光部相邻并被夹持的宽度A的半透光部，该半透光部的宽度A为6μm以下，在针对该半透光部的、波长350nm～450nm的光透过强度分布曲线中，在包含上述半透光部的宽度方向的中央的A/2的宽度中，相对于光透过强度的中央值的偏差在光透过强度峰值的5％以内。

优选半透光部的宽度为1μm～4μm。尤其是，在半透光部的宽度为2μm～4μm时，本发明的效果显著。

这种本发明的灰色调掩模的半透光部中的光强度分布也反映在利用本发明的灰色调掩模对被转印体的抗蚀剂膜进行曝光、经过显影工序形成的抗蚀剂图案的形状上。即，在图案转印方法中具有以下工序：利用本发明的灰色调掩模，利用包含350nm～450nm范围内的规定波段的曝光光线进行曝光，向设于被转印体上的抗蚀剂膜转印图案，在与所述半透光部对应的部分上形成具有不同于上述遮光部或透光部的抗蚀剂膜厚部分的抗蚀剂图案。在图案转印方法中，在本发明的灰色调掩模中的宽度A的上述半透光部所对应的部分中，将与上述透光部或遮光部对应的、显影后的抗蚀剂膜厚设为100％，将包含与上述半透光部对应的显影以后的抗蚀剂膜的宽度方向的中央且膜厚变动在1％以下的区域作为灰色调平坦部时，可以形成上述灰色调平坦部的宽度超过宽度A的50％的抗蚀剂图案。

因此，在利用本发明的灰色调掩模将半透光部转印到被转印体的抗蚀剂膜上时，可以形成具有大致恒定膜厚的平坦部且在所希望的膜厚范围的抗蚀剂图案，容易控制形成于被转印体的图案的尺寸，可以提高图案的线宽精度。

再有，作为第二具体例，在图4中示出：上述半透光部33的宽度A为5.4μm且具有将透光狭缝部33b与33c的宽度分别设为0.3μm(因此半透光膜形成部33a的宽度为4.8μm)的半透光部33的灰色调掩模中、针对半透光部33的波长365nm～436nm的光透过强度分布曲线。其中，半透光膜形成部33a的半透光膜36的材质与第一具体例的情况相同，将膜厚调整成透过率为40％。再有，在图5中示出：现有的具有半透光部的灰色调掩模中的光透过强度分布曲线，其中在被遮光部夹持的整个半透光部(总宽度)上形成半透光膜且该半透光部的宽度为5.4μm。

对比图4(本发明)与图5(比较例)，可知：根据本发明，半透光部中的透过光的光强度分布在更宽的范围(宽度)具有平坦的部分。

根据上述的图3与图13以及上述的图4与图5的对比可知：在包含曝光波长350nm～450nm范围内的规定波段的曝光光线用的灰色调掩模中的、与遮光部相邻并被夹持的半透光部的宽度为6μm以下的微细图案的情况下，可以获得本发明的效果，尤其是在上述半透光部的宽度为1～4μm的情况下本发明的效果显著。

接着，参照图6及图7，说明上述的灰色调掩模的制造方法的一个实施例。

图6及图7分别是用于说明本发明的灰色调掩模的制造工序的剖视图与俯视图。

所使用的掩模坯件(mask blank)在透明基板34上形成有遮光膜35(参照图6(a))。遮光膜35的材质采用铬(Cr)及其化合物的复合膜。

首先，在该掩模坯件的遮光膜35上涂敷抗蚀剂，形成抗蚀剂膜。描绘中通常大多采用电子射线或光(短波长光)，但在本实施例中采用激光光线。因此，作为上述抗蚀剂，使用正型光致抗蚀剂。而且，通过针对抗蚀剂膜描绘规定的图案(形成与遮光部对应的抗蚀剂图案那样的图案)，并在描绘后进行显影，从而形成与遮光部对应的抗蚀剂图案37a(参照图6(b))。以俯视图表示该状态的图为图7(a)。

接着，将上述抗蚀剂图案37a作为蚀刻掩模，对遮光膜35进行蚀刻，形成遮光膜图案35a。在本实施例中，由于采用铬及其化合物的复合膜作为遮光膜，故作为蚀刻方法，采用干蚀刻或湿蚀刻哪种都可以。在本实施例中采用湿蚀刻。

除去残存的抗蚀剂图案37a后(参照图6(c))，在整个基板的表面上成膜半透光膜36(参照图6(d))。半透光膜36针对透明基板34的曝光光线透过量而言具有50～20％左右的透过量，在本实施例中将通过溅射成膜的铬氧化物(透过率40％)用作半透光膜36。

接下来，在上述半透光膜36上形成与上述相同的抗蚀剂膜，进行第二次描绘。在第二次描绘中，描绘规定的图案，以便形成半透光部33中的半透光膜形成部33a所对应的抗蚀剂图案。通过描绘后进行显影，从而形成与半透光膜形成部33a对应的抗蚀剂图案37b(参照图6(e))。

接着，将上述抗蚀剂图案37b作为蚀刻掩模，对半透光膜36进行蚀刻，以形成构成半透光膜形成部33a的半透光膜图案36a。在本实施例中，作为该情况下的蚀刻方法，采用在半透光膜36与遮光膜35之间可以获得高蚀刻选择性的干蚀刻。

而且，除去残存的抗蚀剂图案37b，得到灰色调掩模30(参照图6(f))以俯视图表示该状态的图是图7(b)。

其中，本发明的灰色调掩模的制造方法并未限于上述实施例。在上述实施例中，使用在透明基板上形成了遮光膜的掩模坯件，在制造工序中进行半透光膜的成膜，但例如也可以利用在透明基板上按照顺序形成了半透光膜与遮光膜的掩模坯件来制造。此时的遮光部由半透光膜与遮光膜的层叠膜构成。

根据本发明，可知：除了上述说明的效果以外，与现有的形成了遮光膜的微细图案的半透光部(微细图案类型的灰色调掩模)相比，在本发明中，半透光部的图案(由半透光膜形成的半透光膜形成部)的允许线宽范围增大，掩模制作时的线宽管理容易。因此，量产上的优点较大。

再有，根据本发明，在设备制造中无需准备分辨率(光NA)极高的曝光机，即使使用现行的曝光机，也可以充分对应TFT沟道部的微细化，因此在设备制造方面存在很大的优点。

Claims (11)

1.一种灰色调掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，在所述半透光膜及所述遮光膜上分别通过蚀刻施以规定的图案而形成有遮光部、透光部及半透光部，

所述灰色调掩模具有与所述遮光部相邻并被夹持的半透光部，

所述半透光部具有：形成了所述半透光膜的半透光膜形成部；和设置在所述半透光部相邻的所述遮光部的边界上且露出所述透明基板的透光狭缝部。

2.根据权利要求1所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述透光狭缝部的宽度为针对所述灰色调掩模的曝光条件下的析像界限以下的尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述半透光膜形成部中形成有不具有图案的半透光膜。

4.根据权利要求1或2所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述半透光膜形成部具有针对所述灰色调掩模的曝光光线的析像界限以下的微细的透光图案。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述灰色调掩模为曝光光源波长350nm～450nm范围的波段用的灰色调掩模，

所述半透光部的宽度为6μm以下。

6.根据权利要求5所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述半透光部的宽度为1μm～4μm。

7.一种灰色调掩模，在透明基板上具有半透光膜及遮光膜，在所述半透光膜及所述遮光膜上分别通过蚀刻施以规定的图案而形成有遮光部、透光部及半透光部，

所述灰色调掩模具有与所述遮光部相邻并被夹持的宽度A的半透光部，

该半透光部的宽度A为6μm以下，

在针对该半透光部的、波长350nm～450nm范围内的规定波段的光的光透过强度分布曲线中，将所述透光部的曝光光线透过率设为100％，将包含所述半透光部的宽度方向的中央且透过率变动为1％以下的区域作为灰色调平坦部时，所述灰色调平坦部的宽度超过宽度A的50％。

8.根据权利要求7所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述半透光部在与相邻的遮光部的边界部分两侧具有露出透明基板的透光狭缝部。

9.根据权利要求8所述的灰色调掩模，其特征在于，

所述透光狭缝部的宽度为针对所述灰色调掩模的曝光条件下的析像界限以下的尺寸。

10.一种图案转印方法，具有以下工序，即采用权利要求1～9中任一项所述的灰色调掩模，向设于被转印体上的抗蚀剂膜转印图案，在与所述半透光部对应的部分上形成具有与所述遮光部或透光部不同的抗蚀剂膜厚部分的抗蚀剂图案。

11.一种图案转印方法，具有以下工序，即采用权利要求1～9中任一项所述的灰色调掩模，利用包括波长350nm～450nm范围内波长的波段的曝光光线进行曝光，向设于被转印体上的抗蚀剂膜转印图案，在与所述半透光部对应的部分上形成具有与所述遮光部或透光部不同的抗蚀剂膜厚部分的抗蚀剂图案，

所述抗蚀剂图案在与所述灰色调掩模中的宽度A的所述半透光部对应的部分中，将与所述透光部或遮光部对应的、显影后的抗蚀剂膜厚设为100％，将包含与所述半透光部对应的显影后的抗蚀剂膜的宽度方向的中央且膜厚变动为1％以下的区域作为灰色调平坦部时，所述灰色调平坦部的宽度超过宽度A的50％。

Images