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TWI461833B - 多調式光罩、多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法 - Google Patents

多調式光罩、多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法 Download PDF

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TWI461833B
TWI461833B TW100108160A TW100108160A TWI461833B TW I461833 B TWI461833 B TW I461833B TW 100108160 A TW100108160 A TW 100108160A TW 100108160 A TW100108160 A TW 100108160A TW I461833 B TWI461833 B TW I461833B
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TW100108160A
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Inventor
Yutaka Yoshikawa
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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Description

多調式光罩、多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法
本發明係關於例如液晶顯示裝置等平板顯示器(Flat Panel Display：以下稱作FPD)等之製造所使用之多調式光罩、前述多調式光罩之製造方法及使用前述多調式光罩之圖案轉印方法。
FPD用薄膜電晶體(Thin Film Transistor：以下稱作TFT)基板係使用於透明基板上形成有含遮光部及透光部之轉印用圖案之光罩，例如經過5次~6次光微影步驟而製造。近年來，為削減光微影步驟數而使用於透明基板上形成有含遮光部、半透光部及透光部之轉印用圖案之多調式光罩(參照日本特開2007-249198號公報)。
上述多調式光罩使用其可於被轉印體上部分形成抗蝕劑殘膜值不同之抗蝕圖案。此處，該光罩中遮光部係於透明基板上形成半透光膜與遮光膜而成，半透光部係於透明基板上形成半透光膜而成，透光部可成使透明基板露出而成者。但，若使用如此多調式光罩於被轉印體上之抗蝕膜轉印轉印用圖案，則會導致例如在遮光部與透光部之交界部分，或遮光部與半透光部之交界部分產生光之繞射，光迂迴於遮光部，曝光用光之強度分佈變成平穩之曲線狀。其結果，有形成於被轉印體上之抗蝕圖案之側壁形狀例如變成拉伸下端般之錐狀等變平穩之情形。並且，若欲將如此之抗蝕圖案作為遮罩進行薄膜之加工，則加工線之寬度或形狀之控制變困難，有液晶顯示裝置之製造良率下降之情形。另，由光之繞射之影響隨轉印用圖案之微細化而變大。
本發明之目的係提供一種多調式光罩、該多調式光罩之製造方法、及使用該多調式光罩之圖案轉印方法，該多調式光罩可抑制於遮光部與透光部之交界部分，或遮光部與半透光部之交界部分之由光之繞射之影響，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
本發明之第1態樣之多調式光罩，其特徵在於：其係含遮光部、半透光部及透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者；前述遮光部係半透光膜、相移調整膜及遮光膜依次積層於前述透明基板上而成；前述半透光部係前述半透光膜形成於前述透明基板上而成；前述透光部係使前述透明基板露出而成；在前述遮光部與前述透光部之交界或前述遮光部與前述半透光部之交界上，形成前述半透光膜上之前述相移調整膜部分露出而成之移相器部；在前述遮光部與前述透光部之交界形成前述移相器部時，具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差變成90度以上、270度以內；在前述遮光部與前述半透光部之交界形成前述移相器部時，具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量之差變成90度以上、270度以內。
本發明之第2態樣之多調式光罩係含遮光部、半透光部及透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者，前述遮光部係半透光膜、相移調整膜及遮光膜依次積層於前述透明基板上而成，前述半透光部係前述半透光膜形成於前述透明基板上而成，前述透光部係使前述透明基板露出而成，在前述遮光部與前述透光部之交界部分，形成前述半透光膜上之前述相移調整膜部分露出而成之移相器部，具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差變成90度以上、270度以內。
本發明之第3態樣係如第1態樣所記載之多調式光罩，其中前述移相器部之寬度為10 nm以上、1000 nm以下。
本發明之第4態樣係如第1或第2態樣所記載之多調式光罩，其中前述移相器部係利用前述遮光膜之側蝕刻而形成者，前述移相器部之寬度為10 nm以上、500 nm以下。
本發明之第5態樣係如第1或第2態樣所記載之多調式光罩，其中前述移相器部之前述曝光用光之透射率為5%以上、20%以下。
本發明之第6態樣係如第1至3之任一態樣所記載之多調式光罩，其中在前述遮光部與前述半透光部之交界部分，形成前述半透光膜上之前述相移調整膜部分露出而成之第2移相器部，前述曝光用光透射前述第2移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
本發明之第7態樣係如第1至4之任一態樣所記載之多調式光罩，其中前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差不滿60度。
本發明之第8態樣之多調式光罩之製造方法，係將含遮光部、透光部及半透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者，其具有：準備半透光膜、相移調整膜、遮光膜及第1抗蝕膜依次積層於前述透明基板上之空白光罩之步驟；對前述第1抗蝕膜實施描繪及顯影，形成至少覆蓋前述遮光部之形成預定區域之第1抗蝕圖案之步驟；將前述第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜及前述相移調整膜之第1蝕刻步驟；除去前述第1抗蝕圖案後，於已進行前述第1蝕刻步驟之前述空白光罩上形成第2抗蝕膜之步驟；對前述第2抗蝕膜實施描繪及顯影，形成至少覆蓋前述遮光部之形成預定區域及前述半透光部之形成預定區域之第2抗蝕圖案之步驟；將前述第2抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述半透光膜，且蝕刻前述遮光膜之側部而使前述相移調整膜部分露出，形成移相器部之第2蝕刻步驟；及除去前述第2抗蝕圖案之步驟；具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
本發明之第9態樣之多調式光罩之製造方法，係將含遮光部、透光部及半透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者，其具有：準備半透光膜、相移調整膜、遮光膜及第1抗蝕膜依次積層於前述透明基板上之空白光罩之步驟；對前述第1抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋前述遮光部之形成預定區域之第1抗蝕圖案之步驟；將前述第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜之第1蝕刻步驟；除去前述第1抗蝕圖案後，於已進行前述第1蝕刻步驟之前述空白光罩上形成第2抗蝕膜之步驟；對前述第2抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋前述遮光部之形成預定區域與位於前述遮光部與前述透光部之交界部分之移相器部之形成預定區域之第2抗蝕圖案之步驟；將前述第2抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述相移調整膜，形成前述半透光部與前述移相器部之第2蝕刻步驟；除去前述第2抗蝕圖案後，於已進行前述第2蝕刻步驟之前述空白光罩上形成第3抗蝕膜之步驟；對前述第3抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋除前述透光部之形成預定區域外之區域之第3抗蝕圖案之步驟；將前述第3抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述半透光膜之第3蝕刻步驟；及除去前述第3抗蝕圖案之步驟；具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
本發明之第10態樣如第7態樣所記載之多調式光罩之製造方法，其中形成前述第2抗蝕圖案之前述步驟中，形成覆蓋位於前述遮光部與前述半透光部之交界部分之第2移相器部之形成預定區域之前述第2抗蝕圖案，前述第2蝕刻步驟中，形成前述第2移相器部，具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述第2移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
本發明之第11態樣如第6至第8之任一態樣所記載之多調式光罩之製造方法，其中前述相移調整膜相對於前述遮光膜及前述半透光膜之蝕刻所使用之蝕刻液或蝕刻氣體具有耐性。
本發明之第12態樣之圖案轉印方法，其具有經由第1至第5之任一態樣所記載之多調式光罩，或利用第6至第9之任一態樣所記載之製造方法之多調式光罩，對形成於被轉印體上之抗蝕膜照射前述曝光用光，藉此於前述抗蝕膜上轉印前述轉印用圖案之步驟。
本發明之第13態樣如第10態樣所記載之圖案轉印方法，其中形成於前述被轉印體上之前述抗蝕膜相對於與前述移相器部對應部分之曝光用光實質不具有感度。
根據本發明之多調式光罩、該多調式光罩之製造方法及使用該多調式光罩之圖案轉印方法，可抑制於遮光部與透光部之交界部分或遮光部與半透光部之交界部分之由光之繞射之影響，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
 <本發明之一實施形態>
以下，一面主要參照圖1至圖3及圖6說明本發明之一實施形態。圖1係本實施形態之多調式光罩10之部分剖面圖。圖2係顯示使用多調式光罩10之圖案轉印方法之剖面圖。圖3係本實施形態之多調式光罩10之製造步驟之流程圖。圖6係本實施形態之多調式光罩10所具備之轉印用圖案之部分平面圖。
(1)多調式光罩之構成
圖1所示之多調式光罩10例如係用於液晶顯示裝置(LCD)用之薄膜電晶體(TFT)基板之製造等。但，圖1係例示多調式光罩之積層結構者，實際之圖案未必與此相同。
多調式光罩10具有含遮光部110、半透光部115及透光部120之特定轉印用圖案形成於透明基板100上之構成。遮光部110係半透光膜101、相移調整膜102及遮光膜103依次積層於透明基板100上而成。半透光部115係半透光膜101形成於透明基板100上而成。透光部120係使透明基板100露出而成。在遮光部110與透光部120之交界部分，形成有半透光膜101上之相移調整膜102部分露出而成之移相器部111。
透明基板100作為包含含有例如石英(SiO2 )玻璃或SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、RO(R係鹼土類金屬)、R2 O(R2 係鹼金屬)等之低膨脹玻璃等之平板構成。透明基板100之主面(表面及背面)經研磨等而平坦且平滑地構成。透明基板100例如可成一邊為2000 mm~2400 mm左右之方形。透明基板100之厚度例如可為3 mm~20 mm左右。
半透光膜101包含含有鉻(Cr)之材料，例如包含氮化鉻(CrN)、氧化鉻(CrO)、氧氮化鉻(CrON)、氟化鉻(CrF)等。半透光膜101例如以可使用包含含有硝酸第2鈰氨((NH4 )2 Ce(NO3 )6 )及過氯酸(HClO4 )之純水之鉻用蝕刻液之方式構成。又，半透光膜101具有相對於氟(F)系蝕刻液(或蝕刻氣體)之蝕刻耐性，如後述作為使用氟(F)系蝕刻液(或蝕刻氣體)蝕刻相移調整膜102時之蝕刻阻擋層而發揮功能。
相移調整膜102包含含有鉬(Mo)等金屬材料與矽(Si)之材料，例如包含MoSix、MoSiN、MoSiON、MoSiCON等。相移調整膜102以可使用氟(F)系蝕刻液(或蝕刻氣體)蝕刻之方式構成。又，相移調整膜102具有相對於上述鉻用蝕刻液之蝕刻耐性，如後述作為使用鉻用蝕刻液蝕刻遮光膜103時之蝕刻阻擋層而發揮功能。
遮光膜103實質包含鉻(Cr)。另，若於遮光膜103之表面積層Cr化合物(CrO、CrC、CrN等)(未圖示)，則可使遮光膜103之表面具有反射抑制功能。遮光膜103以可使用上述鉻用蝕刻液蝕刻之方式構成。
遮光部110、半透光部115及透光部120以例如相對於具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光，具有各個特定範圍內之透射率之方式構成。即，遮光部110以遮光(光透射率約0%)上述曝光用光之方式構成。又，透光部120以約100%透射上述曝光用光之方式構成。又，半透光部115以使曝光用光之透射率降低至20~80%(使充分廣之透光部120之透射率為100%時。以下相同)，較佳為30~60%左右之方式構成。設定構成半透光部115之半透光膜101之材質及厚度，因而半透光部115之透射率可任意控制。另，所謂i線(365 nm)、h線(405 nm)、g線(436 nm)，係水銀(Hg)之主要發光光譜。又，此處所謂代表波長，係i線、h線、g線中任一者之任一波長。
形成於遮光部110與透光部120之交界部分之移相器部111，係以使透射移相器部111之曝光用光之相位僅移動特定值之方式構成。具體言之，以具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射移相器部111時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差成90度以上、270度以內，更佳為150度以上、210度以內之方式構成。進而更佳為i線~g線範圍之所有曝光用光透射移相器部111時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差可在上述各範圍以內。藉此，透射透光部120藉由繞射向移相器部111側進入之曝光用光與透射移相器部111之曝光用光將互相干擾抵消。其結果，如後述，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩10照射曝光用光時，可抑制對向於遮光部110與透光部120之交界部分之抗蝕膜之感光，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
半透光部115之相移量以不滿特定值之方式構成。具體言之，以具有上述代表波長之曝光用光透射半透光部115時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差不滿60度，較佳為不滿30度之方式構成。藉此，可抑制透射透光部120之曝光用光與透射半透光部115之曝光用光互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩10照射曝光用光時，不會在半透光部115與透光部120之交界部分產生不必要之暗部，可進而確實使抗蝕膜感光。
另，移相器部111之相移量以構成移相器部111之半透光膜101之相移量與相移調整膜102之相移量之重疊而規定。如上述，半透光部115之相移量(半透光膜101之相移量)不滿60度，較佳為不滿30度。藉由調整相移調整膜102之材料及厚度，而可實質控制移相器部111之相移量。另，半透光部115由於不具有相移調整膜102，因此半透光部115之透射率不依存於相移調整膜102之材料或厚度。即，根據本實施形態，可獨立控制半透光部115之透射率與移相器部111之相移量。
另，移相器部111之寬度，即相移調整膜102之露出面之寬度(圖6中稱作W)可為10 nm以上100 μm以下，較佳為10 nm以上1000 nm以下，進而佳為50 nm以上500 nm以下。另，如後述，利用濕式蝕刻時之側蝕刻而形成該移相器部111之情形中，可使上述寬度為10 nm以上500 nm以下，更佳為50 nm以上200 nm以下。成如此寬度因而易獲得上述效果。
圖6係本實施形態之多調式光罩10所具備之轉印用圖案之部分平面圖。如此，遮光部110、透光部120及半透光部115之平面形狀對應於形成於作為被轉印體之液晶顯示裝置用基板上之電路圖案(裝置圖案)而構成各種形狀。另，在遮光部110與透光部120之交界部分形成有移相器部111。
圖2係例示藉由使用多調式光罩10之圖案轉印步驟形成於被轉印體30上之抗蝕圖案302p之部分剖面圖。抗蝕圖案302p係藉由對形成於被轉印體30上之正型抗蝕膜302經由多調式光罩10照射曝光用光並顯影而形成。被轉印體30具備基板300、依次積層於基板300上之金屬薄膜或絕緣層、半導體層等任意被加工層301，正型抗蝕膜302係於被加工層301上以均一厚度預先形成者。另，構成被加工層301之各層亦可以相對於各層之上層之蝕刻液(或蝕刻氣體)具有耐性之方式構成。
若經由多調式光罩10對正型抗蝕膜302照射上述曝光用光，則於遮光部110中曝光用光不透射，又，曝光用光之光量以半透光部115、透光部120之順序而階段性增加。並且，正型抗蝕膜302在遮光部110、半透光部115之各個對應區域內膜厚依次變薄，在對應於透光部120之區域內被除去。如此，於被轉印體30上形成膜厚階段性不同之抗蝕圖案302p。
形成抗蝕圖案302p後，將在未以抗蝕圖案302p覆蓋之區域(對應於透光部120之區域)露出之被加工層301從表面側依次蝕刻除去。然後，將抗蝕圖案302p灰化(減膜)，除去膜厚薄之區域(對應於半透光部115之區域)，依次蝕刻並除去新露出之被加工層301。如此，使用膜厚階段性不同之抗蝕圖案302p，從而實施先前之分成2片光罩之步驟，可削減光罩片數，可簡化光微影步驟。
另，如上述，透射透光部120藉由繞射向移相器部111側進入之曝光用光與透射移相器部111之曝光用光係以互相干擾抵消之方式構成。因此，可抑制遮光部110與透光部120之交界部分之抗蝕膜之感光，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案302p形成於被轉印體上。又，透射透光部120之曝光用光與透射半透光部115之曝光用光係以由干擾之抵消變小之方式構成。因此，在半透光部115與透光部120之交界部分不會產生不必要之暗部，可進而確實使正型抗蝕膜302感光。另，正型抗蝕膜302之感光不良例如成為引起抗蝕圖案302p之形狀不良或被加工層301之蝕刻不良之要因。
(2)多調式光罩之製造方法
接著，針對本實施形態之多調式光罩10之製造方法，一面參照圖3進行說明。
(空白光罩準備步驟)
首先，如圖3(a)所例示，準備於透明基板100上依次形成半透光膜101、相移調整膜102、遮光膜103，於最上層形成第1抗蝕膜104之空白光罩10b。另，第1抗蝕膜104可利用正型光抗蝕材料或負型光抗蝕材料構成。根據以下說明，第1抗蝕膜104係利用正型光抗蝕材料形成者。第1抗蝕膜104例如可使用狹縫式塗布機或旋轉塗布機等形成。另，準備空白光罩10b時，分別選擇半透光膜101及相移調整膜102之材質、厚度，以使透射半透光部115之曝光用光之光透射率及透射移相器部111之曝光用光之相移量等滿足上述條件。
(第1抗蝕圖案形成步驟)
接著，對空白光罩10b利用雷射描繪機等進行描繪曝光，使第1抗蝕膜104感光，利用噴霧方式等方法對第1抗蝕膜104供給顯影液而實施顯影，形成至少覆蓋遮光部110之形成預定區域之第1抗蝕圖案104p。即，係後述之第2蝕刻步驟中使遮光膜103側蝕刻而形成移相器部111時，以遮光部110保持特定區域而形成之方式形成至少覆蓋遮光部110之形成預定區域之第1抗蝕圖案104p者。將形成有第1抗蝕圖案104p之狀態例示於圖3(b)。
(第1蝕刻步驟)
接著，將所形成之第1抗蝕圖案104p作為遮罩，蝕刻遮光膜103而形成遮光膜圖案103p。遮光膜103之蝕刻可利用噴霧方式等方法將上述鉻用蝕刻液供給於遮光膜103而進行。此時，基底之相移調整膜102作為蝕刻阻擋層而發揮功能。
接著，將第1抗蝕圖案104p或遮光膜圖案103p作為遮罩，蝕刻相移調整膜102而形成相移調整膜圖案102p，使半透光膜101部分露出。相移調整膜102之蝕刻可將氟(F)系蝕刻液(或蝕刻氣體)供給於相移膜102而進行。此時，基底之半透光膜101作為蝕刻阻擋層而發揮功能。將形成有遮光膜圖案103p及相移調整膜圖案102p之狀態例示於圖3(c)。另，將遮光膜圖案103p作為遮罩而蝕刻相移調整膜102時，亦可預先剝離第1抗蝕圖案104p後進行。
(第2抗蝕膜形成步驟)
接著，除去第1抗蝕圖案104p後，於具有遮光膜圖案103p及露出之半透光膜101之空白光罩10b上之全面，形成第2抗蝕膜105。第1抗蝕圖案104p使剝離液等與第1抗蝕圖案104p接觸從而可除去。第2抗蝕膜105與第1抗蝕膜104相同，例如可使用狹縫式塗布機或旋轉塗布機等而形成。將形成有第2抗蝕膜105之狀態例示於圖3(d)。
(第2抗蝕圖案形成步驟)
接著，利用雷射描繪機等進行描繪曝光，使第2抗蝕膜105感光，利用噴霧方式等方法對第2抗蝕膜105供給顯影液而實施顯影，形成分別至少覆蓋遮光部110之形成預定區域及半透光部115之形成預定區域之第2抗蝕圖案105p。將形成有第2抗蝕圖案105p之狀態例示於圖3(e)。
(第2蝕刻步驟)
接著，將所形成之第2抗蝕圖案105p作為遮罩並蝕刻半透光膜101而形成半透光膜圖案101p，且使透明基板100部分露出而形成透光部120。再者，對遮光膜圖案103p之露出側部亦進行蝕刻(側蝕刻)，使相移調整膜圖案102p部分露出而形成移相器部111。然後，相移調整膜102之露出面之寬度變成10 nm以上500 nm以下，較佳為50 nm以上200 nm以下後，停止蝕刻。半透光膜101及遮光膜圖案103p之蝕刻可將鉻用蝕刻液利用噴霧方式等方法供給於半透光膜101之露出面及遮光膜圖案103p之側部而進行。將經實施第2蝕刻步驟之狀態例示於圖3(f)。
(第2抗蝕圖案除去步驟)
接著，除去第2抗蝕圖案105p，結束本實施形態之多調式光罩10之製造。使剝離液等與第2抗蝕圖案105p接觸，從而第2抗蝕圖案105p可除去。將除去第2抗蝕圖案之狀態例示於圖3(g)。
(3)本實施形態之效果
根據本實施形態，奏效以下所示之1個或複數個效果。
(a)根據本實施形態，以具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射移相器部111時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差成90度以上、270度以內，更佳為150度以上、210度以內之方式構成。藉此，透射透光部120藉由繞射向移相器部111側進入之曝光用光與透射移相器部111之曝光用光將互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩10照射曝光用光時，可抑制對向於遮光部110與透光部120之交界部分之抗蝕膜之感光，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
(b)根據本實施形態，以具有上述代表波長之曝光用光透射半透光部115時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差不滿60度，較佳為不滿30度之方式構成。藉此，可抑制透射透光部120之曝光用光與透射半透光部115之曝光用光互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩10照射曝光用光時，不會在半透光部115與透光部120之交界部分產生不必要之暗部，可進而確實使抗蝕膜感光。
(c)根據本實施形態，調整相移調整膜102之材料及厚度，從而移相器部111之相移量可實質上控制。又，半透光部115不具有相移調整膜102，因此半透光部115之透射率不依存於相移調整膜102之材料或厚度。即，根據本實施形態，可獨立控制半透光部115之透射率與移相器部111之相移量。
(d)根據本實施形態，移相器部111之寬度，即相移調整膜102之露出面之寬度為10 nm以上1000 nm以下，較佳為10 nm以上500 nm以下，更佳為50 nm以上200 nm以下。成如此寬度從而易獲得上述效果。
(e)根據本實施形態，第2蝕刻步驟中，將第2抗蝕圖案105p作為遮罩而蝕刻半透光膜101，且將遮光膜圖案102p之側部側蝕刻，使相移調整膜102p部分露出。即，利用側蝕刻，從而以2次光微影步驟形成遮光膜圖案103p、相移調整膜圖案102p、及半透光膜圖案101p之3種不同之圖案。藉此，可削減多調式光罩10之製造步驟中之光微影步驟數。換言之，根據本實施形態，藉由選擇半透光膜101、相移調整膜102、遮光膜103之素材，而可進行濕蝕刻時利用側蝕刻進行之圖案化。根據本實施形態，利用2次蝕刻而可將3個膜圖案化。為獲得該優點，而將例如半透光膜101及遮光膜103之素材作為可利用相同蝕刻劑蝕刻之素材(例如Cr系)，將相移調整膜102作為相對於該蝕刻劑具有耐性之素材(例如MoSi系)。
<本發明之其他實施形態>
接著，一面參照圖4、圖5及圖7說明本發明之其他實施形態。圖4係本實施形態之多調式光罩20之部分剖面圖。圖5係本實施形態之多調式光罩20之製造步驟之流程圖。圖7係本實施形態之多調式光罩20所具備之轉印用圖案之部分平面圖。
(1)多調式光罩之構成
如圖4所示，本實施形態中，遮光部110內之與半透光部115鄰接之部分上，進而形成相移調整膜101部分露出而成之第2移相器部112之點與上述實施形態不同。
形成於遮光部110與半透光部115之交界部分之第2移相器部112係以使透射第2移相器部112之曝光用光之相位僅偏移特定值之方式構成。具體言之，以具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射第2移相器部112時之相移量與上述曝光用光透射半透光部115時之相移量之差成90度以上270度以內，更佳為150度以上210度以內之方式構成。藉此，透射半透光部115藉由繞射向第2移相器部112側進入之曝光用光與透射第2移相器部112之曝光用光將互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩10照射曝光用光時，可抑制對向於遮光部110與半透光部115之交界部分之抗蝕膜之感光，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
另，第2移相器部112之寬度(圖7中稱作W')與移相器部(第1移相器部)111相同，為10 nm以上100 μm以下，較佳為10 nm以上1000 nm以下，進而佳為50 nm以上500 nm以下。成如此寬度從而易獲得上述效果。
圖7係本實施形態之多調式光罩20所具備之轉印用圖案之部分平面圖。根據本實施形態，除在遮光部110與透光部120之交界部分形成第1移相器部111外，在遮光部110與半透光部115之交界部分形成第2移相器部112。
根據本實施形態，以具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射第1移相器部111時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差成120度以上240度以內，更佳為150度以上210度以內之方式構成。藉此，透射透光部120藉由繞射向移相器部111側進入之曝光用光與透射移相器部111之曝光用光將互相干擾抵消。藉此，透射半透光部115藉由繞射向第2移相器部112側進入之曝光用光與透射第2移相器部112之曝光用光互相干擾抵消，且透射透光部120藉由繞射向第1移相器部111側進入之曝光用光與透射第1移相器部111之曝光用光互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩20照射曝光用光時，可抑制對向於遮光部110與透光部120之交界部分之抗蝕膜之感光，與對向於遮光部110與半透光部115之交界部分之抗蝕膜之感光兩方，可於各個交界將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
又，以上述曝光用光透射半透光部115時之相移量與上述曝光用光透射透光部120時之相移量之差成-60度以上60度以內，更佳為-30度以上30度以內之方式構成。藉此，可抑制透射透光部120之曝光用光與透射半透光部115之曝光用光互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩10照射曝光用光時，不會在半透光部115與透光部120之交界部分產生不必要之暗部，可進而確實使抗蝕膜感光。
又，如圖8所示，亦可僅在遮光部110與半透光部115之交界部分設置移相器部。如此則可抑制對向於遮光部110與半透光部115之交界部分之抗蝕膜之感光，可將該交界部分之側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
(2)多調式光罩之製造方法
針對具有如此構成之多調式光罩20之製造方法，參照圖5進行說明。
(空白光罩準備步驟)
首先，如圖5(a)所例示，準備於透明基板100上依次形成有半透光膜101、相移調整膜102、遮光膜103，於最上層形成有第1抗蝕膜104之空白光罩10b。各構件之材料、厚度等與上述實施形態相同地選擇，以使各構件之光學特性等滿足上述條件。
(第1抗蝕圖案形成步驟)
接著，對空白光罩10b以與上述實施形態相同之方法實施曝光、顯影，形成覆蓋遮光部110之形成預定區域之第1抗蝕圖案104p。
(第1蝕刻步驟)
接著，將所形成之第1抗蝕圖案104p作為遮罩，以與上述實施形態相同之方法蝕刻遮光膜103，形成遮光膜圖案103p。此時，基底之相移調整膜102作為蝕刻阻擋層而發揮功能。將形成有遮光膜圖案103p之狀態例示於圖5(b)。
(第2抗蝕膜形成步驟)
接著，除去第1抗蝕圖案104p後，於具有遮光膜圖案103p及露出之相移調整膜102之空白光罩10b上之全面形成第2抗蝕膜105。第1抗蝕圖案104p之除去、第2抗蝕膜105之形成可使用與上述實施形態相同之方法。
(第2抗蝕圖案形成步驟)
接著，以與上述實施形態相同之方法將第2抗蝕膜105曝光、顯影，形成分別覆蓋遮光部110之形成預定區域、位於遮光部110與透光部120之交界部分之第1移相器部111之形成預定區域、及位於遮光部110與半透光部115之交界部分之第2移相器部112之形成預定區域之第2抗蝕圖案105p。將形成有第2抗蝕圖案105p之狀態例示於圖5(c)。
(第2蝕刻步驟)
接著，將所形成之第2抗蝕圖案105p作為遮罩，以與上述實施形態相同之方法蝕刻相移調整膜102，形成相移調整膜圖案102p，且形成半透光部115與第1移相器部111與第2移相器部112。將經實施第2蝕刻步驟之狀態例示於圖5(d)。
(第3抗蝕膜形成步驟)
然後，除去第2抗蝕圖案105p後，於具有遮光膜圖案103p、相移調整膜圖案102p、露出之半透光膜101之空白光罩10b上之全面，形成第3抗蝕膜106。第2抗蝕圖案105p之除去、第3抗蝕膜106之形成可使用與上述實施形態相同之方法。
(第3抗蝕圖案形成步驟)
接著，以與上述實施形態相同之方法，將第3抗蝕膜106曝光、顯影，形成覆蓋除透光部120之形成預定區域外之區域之第3抗蝕圖案106p。另，所謂除透光部120之形成預定區域外之區域，係遮光部110之形成預定區域、第1移相器部111之形成預定區域、第2移相器部112之形成預定區域及半透光部115之形成預定區域。將形成有第3抗蝕圖案106p之狀態例示於圖5(e)。
(第3蝕刻步驟)
接著，將所形成之第3抗蝕圖案106p作為遮罩，以與上述實施形態相同之方法蝕刻半透光膜101而形成半透光膜圖案101p，且使透明基板100部分露出而形成透光部100。將經實施第3蝕刻步驟之狀態例示於圖5(f)。
(第3抗蝕圖案除去步驟)
接著，以與上述實施形態相同之方法除去第3抗蝕圖案106p，結束本實施形態之多調式光罩20之製造。第3抗蝕圖案106p之除去可使用與上述實施形態相同之方法。將除去第3抗蝕圖案之狀態例示於圖5(g)。
本實施形態之多調式光罩20中，亦奏效與上述實施形態之多調式光罩10相同之效果。
再者，根據本實施形態，以具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射第2移相器部112時之相移量與上述曝光用光透射半透光部115時之相移量之差成90度以上270度以內，更佳為150度以上210度以內之方式構成。藉此，透射半透光部115藉由繞射向第2移相器部112側進入之曝光用光與透射第2移相器部112之曝光用光將互相干擾抵消。其結果，對形成於被轉印體上之抗蝕膜經由多調式光罩20照射曝光用光時，可抑制對向於遮光部110與半透光部115之交界部分之抗蝕膜之感光，可將側壁形狀尖銳(具有急劇上升之形狀)之抗蝕圖案形成於被轉印體上。
<本發明之進而其他實施形態>
再者，一面參照圖9說明本發明之其他實施形態。圖9係顯示本實施形態之多調式光罩之部分剖面圖、透射該光罩之曝光用光之振幅強度曲線以及光強度部分曲線、及形成於被轉印體上之抗蝕圖案之剖面圖，係顯示各個關係者。
在遮光部110與半透光部115之交界具有移相器部112之本發明之光罩中，藉由透射移相器部112，而以虛線表示相對於透射半透光部115之曝光用光之相位差為90度以上270度以內之曝光用光之振幅強度，與透射半透光部115及透光部120之曝光用光之振幅強度。再者，以實線表示合成該等曝光用光作為光強度者。
光強度曲線之(A)部分，係表示透射移相器部112之曝光用光與透射半透光部之曝光用光因干擾而抵消之光強度減少之部分，光強度曲線之(B)部分，係表示透射移相器部112之曝光用光。若移相器之寬度超過1000 nm，則不易產生因其以下之線寬時產生之繞射之影響所造成之透射率之下降，透射移相器部之曝光用光之(B)部分之光強度變大之情形中(圖中之閾值以上)，因抗蝕劑感光而對抗蝕劑給予不必要之膜厚之變化。因此，為防止該影響而移相器部之透射率在曝光用光具有相移效果之強度範圍內盡可能低較佳。又，若光未全部透射，則本發明之作用不產生，因此例如移相器部112之透射率可為5%以上20%以下。更佳為5%以上10%以下。如此即使在寬度超過1000 nm之移相器部上，在由透射移相器部之曝光用光而感光之抗蝕劑之區域(B)與實質上對應於遮光部之抗蝕劑之區域之間，亦不會產生厚度之偏差。
因此，本發明之移相器部在遮光部與半透光部之交界，或遮光部與透光部之交界，使用本發明之光罩進行圖案轉印時，與遮光部具有實質上同等之遮光性。因此，光罩之圖案設計時可使移相器部成為與遮光部具有同等遮光性之區域，增加移相器部之寬度時，需要減少該部分遮光部之寬度。
另，此時之移相器部之寬度考慮到圖案設計之容易度或製程之容易度等，可為10 nm以上100 μm以下。
因此，本發明之光罩因移相器部具有與遮光部同等之遮光性，因此可將移相器部作為遮光性圖案而設計光罩圖案。
又，對於設於遮光部與透光部之交界之移相器部，亦可與遮光部與半透光部之交界所設之移相器部同樣地處理。此時亦例如移相器部之透射率為5%以上20%以下較佳，透射率為5%以上10%以下更佳。
以上，具體說明了本發明之實施形態，但本發明不限於上述實施形態，在不脫離其主旨之範圍內可進行各種變更。
10．．．多調式光罩
20．．．多調式光罩
100．．．透明基板
101．．．半透光膜
102．．．相移調整膜
103．．．遮光膜
110．．．遮光部
111．．．移相器部(第1移相器部)
112．．．第2移相器部
115．．．半透光部
120．．．透光部
圖1係本發明之一實施形態之多調式光罩之部分剖面圖。
圖2係顯示使用本發明之一實施形態之多調式光罩之圖案轉印方法之剖面圖。
圖3(a)-(g)係本發明之一實施形態之多調式光罩之製造步驟之流程圖。
圖4係本發明之其他實施形態之多調式光罩之部分剖面圖。
圖5(a)-(g)係本發明之其他實施形態之多調式光罩之製造步驟之流程圖。
圖6係本發明之一實施形態之多調式光罩所具備之轉印用圖案之部分平面圖。
圖7係本發明之其他實施形態之多調式光罩所具備之轉印用圖案之部分平面圖。
圖8係本發明之其他實施形態之多調式光罩所具備之轉印用圖案之部分平面圖。
圖9係顯示使用本發明之其他實施形態之多調式光罩之圖案轉印方法之剖面圖。
10．．．多調式光罩
100．．．透明基板
101．．．半透光膜
102．．．相移調整膜
103．．．遮光膜
110．．．遮光部
111．．．移相器部(第1移相器部)
115．．．半透光部
120．．．透光部

Claims (14)

  1. 一種多調式光罩，其特徵在於：其係含遮光部、半透光部及透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者；前述遮光部係半透光膜、相移調整膜及遮光膜依次積層於前述透明基板上而成；前述半透光部係前述半透光膜形成於前述透明基板上而成；前述透光部係使前述透明基板露出而成；在前述遮光部與前述透光部之交界、或前述遮光部與前述半透光部之交界上，形成前述半透光膜上之前述相移調整膜部分露出而成之移相器部，前述移相器部之寬度為10nm以上、1000nm以下；在前述遮光部與前述透光部之交界形成前述移相器部時，具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差變成90度以上、270度以內；在前述遮光部與前述半透光部之交界形成前述移相器部時，具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量之差變成90度以上、270度以內。
  2. 一種多調式光罩，其特徵在於：其係含遮光部、半透光部及透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者； 前述遮光部係半透光膜、相移調整膜及遮光膜依次積層於前述透明基板上而成；前述半透光部係前述半透光膜形成於前述透明基板上而成；前述透光部係使前述透明基板露出而成；在前述遮光部與前述透光部之交界部分，形成前述半透光膜上之前述相移調整膜部分露出而成之移相器部，前述移相器部之寬度為10nm以上、1000nm以下；具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差變成90度以上、270度以內。
  3. 如請求項1或2之多調式光罩，其中前述移相器部係利用前述遮光膜之側蝕刻而形成者；前述移相器部之寬度為10nm以上、500nm以下。
  4. 如請求項1或2之多調式光罩，其中前述移相器部之前述曝光用光之透射率為5%以上、20%以下。
  5. 如請求項1或2之多調式光罩，其中在前述遮光部與前述半透光部之交界部分，形成前述半透光膜上之前述相移調整膜部分露出而成之第2移相器部；前述曝光用光透射前述第2移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
  6. 如請求項1或2之多調式光罩，其中前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部 時之相移量之差不滿60度。
  7. 一種多調式光罩之製造方法，其特徵在於：其係將含遮光部、透光部及半透光部之特定之轉印用圖案形成於透明基板上者，其具有：準備半透光膜、相移調整膜、遮光膜及第1抗蝕膜依次積層於前述透明基板上之空白光罩之步驟；對前述第1抗蝕膜實施描繪及顯影，形成至少覆蓋前述遮光部之形成預定區域之第1抗蝕圖案之步驟；將前述第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜及前述相移調整膜之第1蝕刻步驟；除去前述第1抗蝕圖案後，於已進行前述第1蝕刻步驟之前述空白光罩上形成第2抗蝕膜之步驟；對前述第2抗蝕膜實施描繪及顯影，形成至少覆蓋前述遮光部之形成預定區域及前述半透光部之形成預定區域之第2抗蝕圖案之步驟；將前述第2抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述半透光膜，且蝕刻前述遮光膜之側部而使前述相移調整膜部分露出，形成移相器部之第2蝕刻步驟；及除去前述第2抗蝕圖案之步驟；具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
  8. 一種多調式光罩之製造方法，其特徵在於：其係將含遮光部、透光部及半透光部之特定之轉印用 圖案形成於透明基板上者，其具有：準備半透光膜、相移調整膜、遮光膜及第1抗蝕膜依次積層於前述透明基板上之空白光罩之步驟；對前述第1抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋前述遮光部之形成預定區域之第1抗蝕圖案之步驟；將前述第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述遮光膜之第1蝕刻步驟；除去前述第1抗蝕圖案後，於已進行前述第1蝕刻步驟之前述空白光罩上形成第2抗蝕膜之步驟；對前述第2抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋前述遮光部之形成預定區域與位於前述遮光部與前述透光部之交界部分之移相器部之形成預定區域之第2抗蝕圖案之步驟；將前述第2抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述相移調整膜，形成前述半透光部與前述移相器部之第2蝕刻步驟；除去前述第2抗蝕圖案後，於已進行前述第2蝕刻步驟之前述空白光罩上形成第3抗蝕膜之步驟；對前述第3抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋除前述透光部之形成預定區域外之區域之第3抗蝕圖案之步驟；將前述第3抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻前述半透光膜之第3蝕刻步驟；及除去前述第3抗蝕圖案之步驟； 具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
  9. 如請求項8之多調式光罩之製造方法，其中形成前述第2抗蝕圖案之前述步驟中，形成覆蓋位於前述遮光部與前述半透光部之交界部分之第2移相器部之形成預定區域之前述第2抗蝕圖案；前述第2蝕刻步驟中，形成前述第2移相器部；具有i線~g線範圍內之代表波長之曝光用光透射前述第2移相器部時之相移量與前述曝光用光透射前述半透光部時之相移量之差成90度以上、270度以內。
  10. 如請求項8或9之多調式光罩之製造方法，其中前述相移調整膜相對於前述遮光膜及前述半透光膜之蝕刻所使用之蝕刻液或蝕刻氣體具有耐性。
  11. 一種圖案轉印方法，其特徵在於：其具有經由請求項1或2之多調式光罩，對形成於被轉印體上之抗蝕膜照射前述曝光用光，藉此於前述抗蝕膜上轉印前述轉印用圖案之步驟。
  12. 如請求項11之圖案轉印方法，其中形成於前述被轉印體上之前述抗蝕膜對與前述移相器部對應之部分之曝光用光實質不具有感度。
  13. 一種圖案轉印方法，其特徵在於：其具有經由利用請求項7至10中任一項之製造方法所製造之多調式光罩，對形成於被轉印體上之抗蝕膜照射前述曝光用光，藉此於 前述抗蝕膜上轉印前述轉印用圖案之步驟。
  14. 如請求項13之圖案轉印方法，其中形成於前述被轉印體上之前述抗蝕膜對與前述移相器部對應之部分之曝光用光實質不具有感度。
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