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    本發明係一種為了產生相位偏移效應而使遮光部具有特定之透光性之多色調光罩，於遮光部內之自與透光部或半透光部之分界離開之區域，抑制被加工體上之抗蝕膜之感光。該多色調光罩係包括藉由使成膜於透明基板上之光學膜圖案化而形成之包含透光部、遮光部、及半透光部之轉印用圖案，且於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案，且光學膜具有使多色調光罩之曝光光中所含之代表波長之相位偏移約180度之作用，並且相對於代表波長之光而具有3%~50%之透過率，於透光部與半透光部中，透明基板表面之一部分露出，遮光部包含形成有於多色調光罩之曝光條件下不解像之線寬之微細透過圖案的光學膜。
    公开号:TW201319727A
    申请号:TW101134977
    申请日:2012-09-24
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Noboru Yamaguchi
    申请人:Hoya Corp；
    IPC主号:G03F1-00
    专利说明:
    多色調光罩、多色調光罩之製造方法、圖案轉印方法及薄膜電晶體之製造方法
    本發明係關於一種用以將電子器件用之電路圖案等轉印至被轉印體上之轉印用光罩，尤其係關於一種用以效率良好地製造液晶顯示裝置或有機EL(電致發光(electroluminescence))等之顯示器件之多色調光罩及其製造方法、以及使用有上述多色調光罩之圖案轉印方法及薄膜電晶體之製造方法。
    專利文獻1中，揭示有一種以如下方式構成之色調遮罩：使透過遮光膜之光之相位、與透過半透明膜之光之相位於150度~210度之範圍內不同。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本專利特開2008-65138號公報
    專利文獻1所記載之色調光罩中，使透過遮光膜之曝光光之相位、與透過半透明膜之曝光光之相位於上述範圍內不同，由此產生使遮光部與半透光部之分界區域之曝光光(繞射光)相互抵消之效果(相位反轉效應，以下，亦稱為相位偏移效應)，且在遮光部與半透光部之分界部分，可使透過光強度急遽地變化。因此，若使用該色調光罩而曝光抗蝕膜，則可於對應於遮光部與半透光部之分界部分之區域使光解像性提高，可將形成於被加工體上之抗蝕圖案之端部形成為陡峭之形狀。
    將形成於被加工體上之抗蝕圖案之端部形成為陡峭形狀，藉此，於將抗蝕圖案用作蝕刻遮罩而於被加工體形成電路圖案等時，可容易地控制該圖案之線寬或形狀。尤其在藉由將形成於被加工體上之抗蝕圖案進行灰化(ashing)等以除膜而對被加工體進行兩階段之蝕刻時，可取得特別有利之效果。即，若使抗蝕圖案之端部形成為相對於被加工體之表面而接近垂直(斜率較大)之形狀，則於使用該抗蝕圖案進行第1次蝕刻之後，將該抗蝕圖案除膜而形成新的抗蝕圖案時，可抑制由除膜量之差異所引起之抗蝕圖案之線寬變動。其結果為，於使用新的抗蝕圖案進行第2次蝕刻時，可使被加工體之加工精度提高。相對於此，於使抗蝕圖案之端部成為相對於被加工體之表面而接近水平(斜率較小)之形狀時，藉由除膜量之微小之差異而使抗蝕圖案之線寬產生較大之變化，從而被加工體之加工精度降低。換言之，用以獲得所需之線寬之抗蝕圖案之除膜量之容限(margin)變得極窄，從而成為難以調整之不佳之條件。
    考慮到上述情形，將相位偏移效應利用於多色調光罩則具有一定之優點。
    然而，於具有相位偏移效應之多色調光罩中，存在以下課題。亦即，多色調光罩為了取得上述相位偏移效應，需對遮光部所使用之光學膜賦予某種程度之透過率。其原因在於，若遮光部將曝光光完全遮蔽，則在遮光部與鄰接於其之透光部或半透光部之分界部分，無法取得由相位反轉所產生之透過光之相互抵消效果。因此，遮光部於不使抗蝕劑感光之範圍內，需具有特定之透過率(例如根據專利文獻1之記載，為0.1%~10%之透過率)。藉由對遮光部賦予特定之透過率，而在遮光部、與鄰接於其之透光部或半透光部之分界部分可取得由相位反轉所產生之曝光光之相互抵消效果，於上述分界附近可使曝光光之強度急遽地變化。然而，經發明者之努力研究而發現，在使遮光部具有透過率之情形時，於遮光部內之上述分界附近以外之區域(即，自與鄰接之透光部或半透光部之分界離開之區域)上，有時遮光性變得不充分。即，已透過鄰接之透光部或半透光部之光並未到達遮光部內之自上述分界離開之區域，因此無法取得由相位反轉所產生之透過光之相互抵消效果，進而，已透過遮光部之透過光反而會使被加工體之抗蝕膜感光。
    因此，本發明之目的在於提供一種多色調光罩及其製造方法、以及使用有上述多色調光罩之圖案轉印方法及薄膜電晶體之製造方法，該多色調光罩係為了產生相位偏移效應而使遮光部具有特定之透光性，且於遮光部內之自與透光部或半透光部之分界離開之區域，可抑制被加工體上之抗蝕膜之感光。
    根據本發明之第1態樣而提供一種多色調光罩，其係包括藉由使成膜於透明基板上之光學膜圖案化(patterning)而形成之包含透光部、遮光部、及半透光部之轉印用圖案，且於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案者；且上述光學膜具有使上述多色調光罩之曝光光中所含之代表波長之光之相位偏移約180度之作用，並且相對於上述代表波長之光而具有3%~50%之透過率，於上述透光部與上述半透光部中，上述透明基板表面之一部分露出，且上述遮光部係於上述光學膜上形成有於上述多色調光罩之曝光條件下不解像之線寬之微細透過圖案而成。
    根據本發明之第2態樣而提供如第1態樣之多色調光罩，其中上述微細透過圖案係使上述遮光部中之曝光光之透過強度分佈平坦化者。
    根據本發明之第3態樣而提供如第1或第2態樣之多色調光罩，其中上述轉印用圖案係薄膜電晶體製造用圖案，且上述半透光部係形成有通道(channel)者。
    根據本發明之第4態樣而提供一種多色調光罩之製造方法，其係包括藉由使成膜於透明基板上之光學膜圖案化而形成之包含透光部、遮光部、及半透光部之轉印用圖案，且於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案之多色調光罩之製造方法；且包括：準備於上述透明基板上成膜有上述光學膜之光罩基底之步驟；及圖案化步驟，藉由對上述光罩基底實施光微影(photolithography)步驟而使上述光學膜圖案化，從而形成上述轉印用圖案；且上述光學膜具有使上述多色調光罩之曝光光中所含之代表波長之光之相位偏移約180度之作用，並且相對於上述代表波長之光而具有3%~50%之透過率，於上述圖案化步驟中，藉由使上述透明基板表面之一部分露出而形成上述透光部與上述半透光部，藉由於上述光學膜上形成於上述多色調光罩之曝光條件下不解像之線寬之微細透過圖案，而形成上述遮光部。
    根據本發明之第5態樣而提供一種圖案轉印方法：經由如第1至第3態樣中任一態樣之多色調光罩、或藉由第4態樣之多色調光罩之製造方法而製造之多色調光罩，將包含i線、h線、g線之任一者之光之曝光光藉由LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)用曝光機而照射至上述被加工體上之抗蝕膜，於上述被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之上述抗蝕圖案。
    根據本發明之第6態樣而提供一種薄膜電晶體之製造方法：經由如第1至第3態樣中任一態樣之多色調光罩、或藉由第4態樣之多色調光罩之製造方法而製造之多色調光罩，將包含i線、h線、g線之任一者之光之曝光光藉由LCD用曝光機而照射至上述被加工體上之抗蝕膜，於上述被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之上述抗蝕圖案。
    根據本發明，可提供一種多色調光罩及其製造方法、以及使用有上述多色調光罩之圖案轉印方法及薄膜電晶體之製造方法，該多色調光罩係為了產生相位偏移效應而使遮光部具有特定之透光性，且於遮光部內之自與透光部或半透光部之分界離開之區域，可抑制被加工體上之抗蝕膜之感光。
    在由液晶顯示裝置所代表之顯示器件中，具有超出先前程度之微細之構造之顯示器件存在增加之傾向。此為薄膜電晶體(TFT，thin film transistor)基板、彩色濾光片(color filter)(感光性間隔件(photo spacer)，色板)等共通之傾向，該傾向與該等顯示器件之動作速度、亮度、及消耗電力較小等作為越來越被重視之性能而受到關注之情況具有較深之關係。
    半透光部較透光部之線寬小，故而成為半透光部。
    例如，於管理液晶之動作之薄膜電晶體(TFT)中，以超出先前程度而使圖案微細化，藉此，可提高動作速度、或抑制消耗電力。尤其藉由使TFT之通道部分之寬度(Channel Length)之尺寸微細化而可期待上述性能之提昇。然而，與形成於光罩上之轉印用圖案之線寬或間距(pitch)之微細化的情況連動而大幅變更用於轉印之曝光條件，則在現實中需進行大量之投資與開發。例如，當前，作為曝光光，多使用包含i線、h線、g線之波長域之光源(水銀燈等)，但於為了提高微細圖案之解像性而使用更短波長之光源之情形時，需構建包含所使用之抗蝕劑之素材之選擇之圖案化條件。或者於欲藉由單一波長而提高解像性時，藉由照度之降低而會導致曝光時間之增多、生產效率之降低。
    然而，若代替上述方法、或與上述方法一併使用，藉由於光罩之構成上想辦法而可將超出先前程度之微細之圖案穩定地形成於被加工體上，則會非常有利。本發明將解決此課題。 <本發明之一實施形態>
    以下，一面參照圖1及圖2一面說明本發明之一實施形態。圖1係表示本實施形態之多色調光罩100之製造步驟之流程圖，圖2係本實施形態之多色調光罩100之頂視構成圖。 (1)多色調光罩之構成
    如圖1(d)或圖2所示，多色調光罩100包括透明基板10及特定之轉印用圖案，該特定之轉印用圖案包含藉由使形成於透明基板10上之光學膜30(本實施形態中，為具有特定之透過率之遮光性較強之膜)圖案化而形成之遮光部101、半透光部103、及透光部102。
    透明基板10例如係作為包含含有石英(SiO2)玻璃、SiO2、Al2O3、B2O3、RO(R為鹼土類金屬)、R2O(R2為鹼金屬)等之低膨脹玻璃等之平板而構成。透明基板10之主面(表面及背面)經研磨而平坦且平滑地構成。透明基板10可形成為例如一邊為300 mm~1800 mm左右之方形。透明基板10之厚度例如可形成為5 mm~20 mm左右。
    轉印用圖案係以於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案之方式而構成。再者，所謂具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案，係指包含具有第1殘膜值之抗蝕殘膜之部分、與具有較第1殘膜值小之第2殘膜值之抗蝕殘膜之部分的抗蝕圖案。此處，所謂殘膜值係指曝光、顯影後所形成之抗蝕圖案之高度(厚度)。在形成於被加工體上之抗蝕膜包含正抗蝕劑(positive resist)之情形時，藉由下述之遮光部101而於被加工體上形成具有第1殘膜值之抗蝕殘膜，藉由下述之半透光部103而形成具有第2殘膜值之抗蝕殘膜(第1殘膜值>第2殘膜值)，且藉由下述之透光部102而形成無抗蝕殘膜之部分。關於具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案之利用方法，與下述薄膜電晶體之製造方法一併進行說明。
    轉印用圖案較佳為係將光學膜30藉由一次之光微影步驟而加工形成者。再者，如圖2所示，轉印用圖案包括遮光部101、透光部102及半透光部103。半透光部較佳為係以1.5 μm~3.0 μm(較佳為1.8 μm~2.5 μm)之線寬(Critical Dimension)使透明基板10露出者。再者，於被加工體(薄膜)上，與此對應而可形成較上述半透光部103之線寬大之線寬(例如2 μm~4 μm)之圖案(抽取圖案)。該情形時所產生之偏差(bias)值(例如多色調光罩100上之半透光部103之線寬、與形成於被加工體上之通道之線寬之差)例如可設為0.2 μm~1.5 μm(一側為0.1~0.75 μm)。
    作為多色調光罩100之曝光光，可使用包含i線(365 nm)、h線(405 nm)或g線(436 nm)之光。作為曝光光，亦可分別單獨使用i線、h線、g線，或亦可將該等組合而使用。使用包含i線、h線、g線之寬頻光而獲得充分之照射能量於生產效率上較佳。再者，於使用上述波長之曝光光時，作為曝光裝置之光學系統，較佳為使用例如NA(數值孔徑)為0.07~0.1、相干性(coherence)(σ)為0.4~1.0之光學系統，且曝光時之照度可設為30~100 mJ/cm2。
    光學膜30係作為相對於上述曝光光具有特定之透光性之膜而非具有完全遮蔽性之膜而構成。即，光學膜30係作為相對於上述多色調光罩100之曝光光之代表波長之光具有例如3%~50%、較佳為3%~30%、更佳為4%~15%之透過率之膜而構成。例如，於將曝光光之代表波長設為i線(365 nm)時，光學膜30係作為相對於i線具有4%~15%之透過率之膜而構成。
    又，光學膜30係作為具有使上述多色調光罩100之曝光光之相位偏移約180度之作用之膜而構成。即，光學膜30係作為具有使透過光學膜30之曝光光(下述之透過遮光部101之曝光光)、與不透過光學膜30之曝光光(下述之透過透光部102、半透光部103、及形成於遮光部101內之微細透過圖案30a之曝光光)之相位差偏移約180度之作用之膜而構成。再者，此處「約180度」係指180±30度。例如，於將曝光光之代表波長設為i線(365 nm)時，可使相對於i線之相位偏移量為180±30度。
    藉由使光學膜30具有上述透過率及上述相位偏移作用，而在遮光部101、與鄰接於其之透光部102或半透光部103之分界區域，可產生使繞射光相互抵消、且使透過光強度急遽地變化之相位偏移效應。又，在形成有下述之微細透過圖案30a之區域上，可產生同樣之曝光光之相互抵消效果，且可產生抑制曝光光之透過、使透過強度分佈平坦化之效果。關於該等效果，將於以下描述。
    光學膜30可作為例如包含鉻(Cr)或Cr化合物之膜而構成。較佳為，可使用CrO、CrC、CrN、CrON等。再者，若於光學膜30之表面進而積層有Cr化合物(CrO、CrC、CrN、CrON等)(未圖示)，則可使光學膜30之表面具有反射抑制功能。於以此種包含Cr之材料而形成時，光學膜30可使用例如包含含有硝酸鈰銨((NH4)2Ce(NO3)6)及過氯酸(HClO4)之水溶液之鉻用蝕刻液進行蝕刻。或者可使用金屬矽化物(silicide)。例如使用MoSi化合物(MoSiN、MoSiON、MoSiOCN等)即可。該情形時，可使用氫氟酸(hydrofluoric acid)等氟系之蝕刻劑(fluorine-based etchant)。再者，光學膜30只要係具備上述透過率及上述相位偏移作用者，則既可為單層亦可為積層，但任一情形時，均較佳為作為可以一次之光微影步驟進行加工之膜而構成。於積層複數層而形成光學膜30之情形時，較佳為各層係以可藉由相同之蝕刻劑(蝕刻液或蝕刻氣體)而蝕刻之材料所構成。
    所謂遮光部101，係指使用多色調光罩100進行曝光，且由形成於被加工體上之正抗蝕膜而形成抗蝕圖案時，殘膜值形成為最大之部分，即，形成有較下述之半透光部103之殘膜值(第2殘膜值)大之殘膜值(第1殘膜值)之部分。
    遮光部101係將上述光學膜30形成為特定之形狀之光學膜圖案30p而成。即，於透明基板10上形成光學膜圖案30p而成。因此，遮光部101具備光學膜30所具有之上述透過率及上述相位偏移作用。即，遮光部101相對於上述多色調光罩100之曝光光之代表波長之光而具有例如3%~50%、較佳為3%~30%、更佳為4%~15%之透過率，並且具有使透過遮光部101之多色調光罩100之曝光光之相位偏移約180度之作用。如此，遮光部101未必係指具有完全的遮光性之部分。但是，遮光部101所具有之透過率較佳為使形成於被加工體上之正抗蝕膜實質上不感光之透過率。
    藉由使遮光部101具有上述透過率及上述相位偏移作用，而在遮光部101、與鄰接於其之透光部102或半透光部103之分界區域，可產生使曝光光強度急遽地變化之相位偏移效應。其結果為，於曝光形成於被加工體上之抗蝕膜時，可使抗蝕圖案之端部之立起形狀成為更接近垂直(斜率較大)之形狀。
    又，於遮光部101，在自與遮光部101鄰接之透光部102或半透光部103之分界分開特定距離之區域(此處指遮光部101之線寬之約1/2之位置)上，設置有微細透過圖案30a。微細透過圖案30a具有於多色調光罩100之曝光條件下不解像之線寬。又，微細透過圖案30a係藉由將構成遮光部101之光學膜圖案30p部分地蝕刻去除而形成。因此，透過微細透過圖案30a之曝光光不會穿過光學膜圖案30p(光學膜30)本身，故而不會產生相位偏移。相對於此，透過遮光部101內之微細透過圖案30a以外之部分之曝光光會透過光學膜圖案30p(光學膜30)本身，故而相位偏移約180度。藉由該相位差而於遮光部101內，且在自與遮光部101鄰接之透光部102或半透光部103之分界分開特定距離之區域(即，設置有微細透過圖案30a之區域)上，使遮光部101內之曝光光之透過強度產生變化，從而使曝光光之透過強度分佈平坦化。即，於遮光部101內，透過微細透過圖案30a之曝光光、與透過微細透過圖案30a以外之部分之曝光光會相互抵消，從而使曝光光之透過強度降低至使形成於被加工體上之正抗蝕膜不感光之程度。
    再者，微細透過圖案30a只要為於被加工體上不解像之線寬(大小)，則亦可為線(line)狀(直線、曲線)之空間圖案(以下，稱為線狀圖案)，或亦可為點(dot)狀之孔圖案(hole pattern)，其形狀、個數(條數)並無限制。圖2(a)中，圖示有於遮光部101內，於其寬度之約1/2之位置上設置有1條線狀之微細透過圖案30a之構成例，圖2(b)中，圖示有於遮光部101內，以遮光部101之寬度之約1/3之間隔而設置有2條線狀之微細透過圖案30a之構成例。再者，於一般之LCD曝光裝置中，解像分界之線寬為3 μm左右，故而微細透過圖案30a之線寬例如較佳為0.2 μm~1.0 μm，更佳為0.3 μm~0.7 μm。又，上述微細透過圖案較佳為設置於自遮光部101與半透光部103之分界起算之例如2~8 μm之位置上，於遮光部101之寬度更大之情形時，如圖2(b)之般，可設置複數個。於圖2(a)之例中，於使光學膜圖案30p之寬度為3 μm~8 μm時，設置有1個微細透過圖案30a。
    所謂半透光部103，係指使用多色調光罩100進行曝光，且由形成於被加工體上之正抗蝕膜而形成抗蝕圖案時，形成有較遮光部101之殘膜值(第1殘膜值)小之殘膜值(第2殘膜值)之部分。
    半透光部103係藉由蝕刻而去除形成於透明基板10上之光學膜30，使透明基板10之表面部分地露出。根據如此構成，透過透光部102之曝光光與透過半透光部103之曝光光之間不存在相位差，在使形成於被加工體上之正抗蝕膜曝光時，不會在對應於半透光部103與透光部102之分界部分之位置上形成暗部。該方面對於在半透光部103上設置有半透光性膜之多色調光罩為有利。
    再者，對半透光部103而言，藉由其寬度之設定而受到光之干涉之影響，可使透過半透光部103之曝光光之強度(光量)較透光部102減少特定量，從而作為半透光性(半遮光性)之區域而發揮功能。構成為使半透光部103之透過率(轉印時之實效透過率)例如為10%~80%(將透光部102之透過率設為100%時，以下相同)，更佳為20~60%。再者，於設置有複數個半透光部103之情形時，其寬度亦可不同，藉由其寬度互不相同而亦可包含透過率不同之複數個半透光性之區域(第1、第2)。該情形時，各半透光性之區域成為形成有與透過率對應而不同之抗蝕殘膜值之部分。
    所謂透光部102係指於使用多色調光罩100進行曝光，且由形成於被加工體上之正抗蝕膜而形成抗蝕圖案時，不產生抗蝕殘膜之部分。透光部102係如下所述將形成於透明基板10上之光學膜30藉由蝕刻而去除以使透明基板10之表面部分地露出而構成。 (2)多色調光罩之製造方法
    其次，使用圖1對上述多色調光罩100之製造方法進行說明。 (光罩基底之準備)
    首先，如圖1(a)所示，準備於透明基板10上形成有光學膜30、且於光學膜30上形成有抗蝕膜40之光罩基底100b。透明基板10或光學膜30之構成為如上所述。抗蝕膜40可包含正型(positive)光阻材料或負型(negative)光阻材料。於以下之說明中，將抗蝕膜40設為藉由正型光阻材料而形成者。抗蝕膜40可使用例如狹縫式塗佈機(slit coater)或旋轉塗佈機(spin coater)等而形成。 (抗蝕圖案之形成)
    繼而，如圖1(b)所示，使用電子束或雷射繪圖裝置而於抗蝕膜40上進行繪圖曝光，使抗蝕膜40感光，對抗蝕膜40供給顯影液而實施顯影，形成覆蓋遮光部101之形成預定區域(即，透光部102及半透光部103之形成預定區域已開口)之抗蝕圖案40p。再者，於形成抗蝕圖案40p時，使微細透過圖案30a之形成預定區域亦一併開口。 (光學膜之蝕刻)
    繼而，如圖1(c)所示，將抗蝕圖案40p作為遮罩而蝕刻光學膜30，形成光學膜圖案30p。光學膜30之蝕刻係藉由例如濕式蝕刻(wet etching)而進行。作為蝕刻劑，可使用上述鉻用蝕刻液。其結果為，藉由蝕刻而分別去除覆蓋透光部102、半透光部103、及微細透過圖案30a之形成預定區域之光學膜30，使基礎之透明基板10之表面部分地露出。 (抗蝕圖案之剝離)
    於光學膜30之蝕刻結束後，如圖1(d)所示，剝離形成於光學膜圖案30p上之抗蝕圖案40p。藉由實施以上步驟而製造本實施形態之多色調光罩100。 (3)薄膜電晶體之製造方法
    其次，使用圖6、圖7對薄膜電晶體基板(以後，稱為TFT基板)之製造步驟之一步驟進行說明，該薄膜電晶體基板係經由上述多色調光罩100，將包含i線、h線、g線之任一者之光之曝光光藉由LCD用曝光機而照射至被加工體上之抗蝕膜上，於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案，且於玻璃基板71上形成TFT部78與配線部79。
    首先，如圖6(a)所示，於玻璃基板71上形成已圖案化之閘極(gate)電極72，其後，準備被加工體，其係依序積層有閘極絕緣膜73、第1半導體膜(a-Si膜)74、第2半導體膜(n+a-Si膜)75、源極(source)/汲極(drain)用金屬膜76、及正型光阻膜77者。
    其次，如圖6(b)所示，使用包含遮光部101、透光部102及半透光部103之上述多色調光罩100而使正型光阻膜77曝光，其後顯影。使多色調光罩100之遮光部101對應於TFT之源極/汲極形成預定區域，且使多色調光罩100之半透光部103對應於TFT之通道形成預定區域。作為曝光光，使用包含i線、h線、g線之光。又，作為曝光裝置之光學系統，可使用例如NA(數值孔徑)為0.07~0.1、相干性(σ)為0.7~1.0之光學系統。
    藉此，於TFT部78上，形成有分別覆蓋通道形成預定區域及源極/汲極形成預定區域之抗蝕圖案77a。又，於配線部79上，形成有覆蓋配線形成預定區域之抗蝕圖案77b。再者，多色調光罩100之半透光部103係形成於與TFT部78之通道形成預定區域對應之部分上，因此於TFT部78上，通道形成預定區域上之抗蝕圖案77a之厚度較源極/汲極形成預定區域上之抗蝕圖案77a之厚度更薄。即，藉由使用上述多色調光罩100進行曝光而形成有具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案。
    再者，遮光部101如上所述具有特定之透過率及特定之相位偏移作用，故而在遮光部101、與鄰接於其之透光部102或半透光部103之分界區域上，可產生使照射至正型光阻膜77上之曝光光強度急遽地變化之相位偏移效應。藉此，可使抗蝕圖案77a、77b之端部之立起形狀分別成為接近垂直(斜率較大)之形狀。
    又，於遮光部101上，如上所述，在自與鄰接於遮光部101之透光部102或半透光部103之分界離開之區域上，形成有微細透過圖案30a。微細透過圖案30a具有於多色調光罩100之曝光條件下不解像之線寬，且藉由使作為光學膜圖案30p之基礎之透明基板10之表面部分地露出而形成。因此，透過微細透過圖案30a之曝光光於正型光阻膜77上不解像，另一方面，具有使遮光部101上產生之已進行相位反轉之透過光相互抵消之作用。其結果為，在與遮光部101對應之區域上，可減弱照射至正型光阻膜77上之曝光光強度，使抗蝕圖案77a、77b之殘膜形狀良好，從而可確實地確保厚度。
    其次，如圖6(c)所示，將抗蝕圖案77a、77b作為遮罩而蝕刻源極/汲極用金屬膜76、第2半導體膜75及第1半導體膜74。
    其次，如圖7(a)所示，實施氧灰化等，直至將覆蓋通道形成預定區域之較薄之抗蝕膜完全去除為止，使抗蝕圖案77a、77b分別除膜。其結果為，於TFT部78上形成有覆蓋源極/汲極形成預定區域、且通道形成預定區域已開口之抗蝕圖案77c，於配線部79上，殘存有覆蓋配線形成預定區域之抗蝕圖案77b。該階段之抗蝕圖案77c、77b分別被氧灰化，故而整體之膜厚較上述圖6(b)所示之步驟中所形成之抗蝕圖案77a、77b變薄。
    其後，如圖7(b)所示，將抗蝕圖案77b作為遮罩而蝕刻TFT部78上之源極/汲極用金屬膜76及第2半導體膜75，其次蝕刻第2半導體膜75。
    最後，如圖7(c)所示，分別去除殘存之抗蝕圖案77b、77c。藉由該步驟而於TFT部78上形成源極電極/汲極電極76a、76b，且於其間形成通道部。 (4)本實施形態之效果
    根據本實施形態，發揮以下所示之一種或複數種效果。
    (a)本實施形態之遮光部101如上所述係作為具有特定之透過率及特定之相位偏移作用之膜而構成。藉此，在遮光部101、與鄰接於其之透光部102或半透光部103之分界上，可產生使透過各者之曝光光相互抵消之相位偏移效應，從而可使上述分界區域之曝光光強度急遽地變化。藉此，可使抗蝕圖案77a、77b之端部之立起形狀形成為更接近垂直之(斜率較大)之形狀。其結果為，可抑制使抗蝕圖案77a、77b分別除膜而形成新的抗蝕圖案時之尺寸變動，同時，可增加除膜量之容限。即，可容易提高被加工體之加工精度。
    (b)於本實施形態之遮光部101上，在自與鄰接於遮光部101之透光部102或半透光部103之分界離開之區域上，形成有微細透過圖案30a。微細透過圖案30a具有於多色調光罩100之曝光條件下不解像之線寬。又，微細透過圖案30a係藉由使作為光學膜圖案30p之基礎之透明基板10之表面部分地露出而形成。因此，透過微細透過圖案30a之曝光光於被加工體之抗蝕膜上不解像，另一方面，具有使遮光部101上產生之已進行相位反轉之透過光相互抵消之作用。其結果為，可避免正型光阻膜77之不必要的感光，從而可確實地確保抗蝕圖案77a、77b之立體形狀與殘膜厚度。而且，於使抗蝕圖案77a、77b除膜時，容易取得目標線寬，而且可確實地避免基礎不必要地露出等。
    (c)本實施形態之半透光部103係將形成於透明基板10上之光學膜30藉由蝕刻而去除以使透明基板10之表面部分地露出而構成。因此，可使透過透光部102之曝光光與透過半透光部103之曝光光之間不存在相位差，在使正型光阻膜77曝光時，不會在對應於半透光部103與透光部102之分界部分之位置上形成暗部。藉此，可避免半透光部103與透光部102之分界部分上之抗蝕劑殘存，從而可使被加工體之加工精度提高。
    (d)若使光學膜30為單層或為具有相同之蝕刻特性之素材之積層，則以1次光微影步驟便可製造。而且，若為單層，則可使成膜步驟為1次。又，該情形時，與反覆執行光微影步驟而製造之多色調光罩相比，未產生由圖案之對準(alignment)偏移而導致之轉印性劣化。 <本發明之進而其他實施形態>
    以上，具體說明了本發明之實施形態，但本發明並不限定於上述實施形態，於不脫離其要旨之範圍內可進行種種變更。 [實施例]
    作為本發明之實施例，藉由光學模擬(simulation)而求出以如下方式形成抗蝕圖案時之形狀：使用包括圖2(a)中例示之轉印圖案之多色調光罩100，即，使用於遮光部101內之寬度之大致中央形成有微細透過圖案30a之多色調光罩100，使形成於被加工體上之正抗蝕膜感光、顯影。
    此處使用之多色調光罩100係使用光學膜30之透過率為5%(相對於代表波長i線)者。又，使用相位偏移量相對於i線而為180度(g線為157.3度，h線為167.4度)之膜。使用LCD用曝光機之條件作為適用之曝光條件，且將包含i線、h線、g線之寬頻(broadband)光用作曝光光。曝光機之光學系統中，NA(數值孔徑)為0.085，σ(相干性)為0.9，光源之光強度為g：h：i=1：0.8：0.95。
    將於上述條件下的圖2(a)所示之轉印圖案之與A線之位置對應之抗蝕圖案的剖面形狀(顯影後、除膜前)示於圖4(a)中。此處，將通道部分之抗蝕殘膜值設為7000 Å，將抗蝕圖案除膜時之變動容限(以下，稱為除膜容限)設為14400±3600 Å，評估由該部分之抗蝕剖面之傾斜而引起之線寬變動。
    本實施例中，使多色調光罩100上之半透光部103(對應於通道部分)之線寬為2.35 μm。此時，根據上述除膜容限，由抗蝕圖案剖面之傾斜而引起之線寬變動量為1.1 μm。又，對應於上述半透光部103之除膜容限之中央值(14400 Å)處之寬度為2.4 μm。進而可知，對應於源極、汲極之抗蝕圖案之頂部較下述圖4(b)而得以平坦化，且作為蝕刻被加工體時之蝕刻遮罩，該抗蝕圖案之立體形狀為良好。
    圖4(b)中表示參考例。此處，表示使用不具有圖3所示之轉印圖案、即微細透過圖案之遮光部101'而同樣地進行曝光時所形成之抗蝕圖案之剖面形狀。
    此處，對應於源極、汲極之抗蝕圖案之頂部具有凹陷。該凹陷係由光罩上之遮光部所使用之光學膜具有之透過率而引起者。當然，作為抗蝕圖案之形狀，較佳為頂點為平坦(flat)。尤其於設置有具有透過率不同之複數個半透光部之多色調光罩時，需使抗蝕殘膜值穩定地具有更嚴密地如設計值之值。
    再者，比較圖4(b)及圖4(a)後可知，關於上述抗蝕圖案之線寬變動，前者為1.2 μm，後者為1.1 μm，故而圖4(a)所示之本發明之光罩仍為有利。
    其次，作為又一參考例，將使用不透過曝光光(OD為3以上)之膜作為光學膜、且使用圖3所示之圖案而同樣地進行曝光時所形成之抗蝕圖案之剖面形狀示於圖5(a)中。
    此處，在相當於源極、汲極之光罩之遮光部上，曝光光不透過，故而抗蝕圖案之頂部不存在凹陷。然而，將顯影後、除膜前之抗蝕圖案上對應於通道部之部分之抗蝕殘膜值與圖4相同地設為7000 Å，且將除膜容限與上述實施例同樣地設為14400±3600 Å時，根據上述除膜容限，由抗蝕圖案剖面之傾斜而引起之線寬變動量為1.2 μm。
    又，對應於半透光部103'之除膜容限之中央值(14400 Å)處之寬度為2.6 μm，相對於上述實施例而較大。因此，為了使對應於通道部之部分更微細化而與實施例同樣地設為2.4 μm，使除膜容限降低至13200±3600 Å後，如圖5(b)所示，除膜容限中央值(13200Å)處之線寬變動量增加至1.3 μm。
    綜上所述，根據本發明之多色調光罩而明確瞭解，可改善透過光之分佈(profile)，使形成於被加工體上之抗蝕圖案為極佳。
    10‧‧‧透明基板
    30‧‧‧光學膜
    30a‧‧‧微細透過圖案
    30p‧‧‧光學膜圖案
    40‧‧‧抗蝕膜
    40p‧‧‧抗蝕圖案
    71‧‧‧玻璃基板
    72‧‧‧閘極電極
    73‧‧‧閘極絕緣膜
    74‧‧‧第1半導體膜
    75‧‧‧第2半導體膜
    76‧‧‧源極/汲極用金屬膜
    76a‧‧‧源極電極
    76b‧‧‧汲極電極
    77‧‧‧正型光阻膜
    77a‧‧‧抗蝕圖案
    77b‧‧‧抗蝕圖案
    77c‧‧‧抗蝕圖案
    78‧‧‧TFT部
    79‧‧‧配線部
    100‧‧‧多色調光罩
    100b‧‧‧光罩基底
    101‧‧‧遮光部
    101'‧‧‧遮光部
    102‧‧‧透光部
    103‧‧‧半透光部
    103'‧‧‧半透光部
    圖1(a)~(d)係表示本發明之一實施形態之多色調光罩之製造步驟之流程圖(flow chart)。
    圖2(a)、(b)係本發明之一實施形態之多色調光罩之頂視構成圖。
    圖3係先前之多色調光罩之頂視構成圖。
    圖4(a)、(b)係表示本發明之實施例及參考例之圖。
    圖5(a)、(b)係表示本發明之又一參考例之圖。
    圖6(a)~(c)係表示使用有本發明之一實施形態之多色調光罩之薄膜電晶體基板之製造步驟的圖。
    圖7(a)~(c)係表示使用有本發明之一實施形態之多色調光罩之薄膜電晶體基板之製造步驟的圖，且係表示圖6之後續圖。
    30a‧‧‧微細透過圖案
    30p‧‧‧光學膜圖案
    100‧‧‧多色調光罩
    101‧‧‧遮光部
    102‧‧‧透光部
    103‧‧‧半透光部
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種多色調光罩，其係包括藉由使成膜於透明基板上之光學膜圖案化而形成之包含透光部、遮光部及半透光部之轉印用圖案，且於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案者，其特徵在於：上述光學膜具有使上述多色調光罩之曝光光中所含之代表波長之相位偏移約180度之作用，並且相對於上述代表波長之光而具有3%~50%之透過率，於上述透光部與上述半透光部中，上述透明基板表面之一部分露出，且上述遮光部係於上述光學膜上形成有於上述多色調光罩之曝光條件下不解像之線寬之微細透過圖案而成。
    [2] 如請求項1之多色調光罩，其中上述微細透過圖案係使上述遮光部中之曝光光之透過強度分佈平坦化者。
    [3] 如請求項1之多色調光罩，其中上述轉印用圖案係薄膜電晶體製造用圖案，且上述半透光部係形成有通道者。
    [4] 一種多色調光罩之製造方法，其係製造包括藉由使成膜於透明基板上之光學膜圖案化而形成之包含透光部、遮光部、及半透光部之轉印用圖案，且於被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之抗蝕圖案之多色調光罩者，其特徵在於包括：準備於上述透明基板上成膜有上述光學膜之光罩基底之步驟；及圖案化步驟，藉由對上述光罩基底實施光微影步驟而使上述光學膜圖案化，從而形成上述轉印用圖案；且上述光學膜具有使上述多色調光罩之曝光光中所含之代表波長之光之相位偏移約180度之作用，並且相對於上述代表波長之光而具有3%~50%之透過率，於上述圖案化步驟中，藉由使上述透明基板表面之一部分露出而形成上述透光部與上述半透光部，藉由於上述光學膜上形成於上述多色調光罩之曝光條件下不解像之線寬之微細透過圖案，而形成上述遮光部。
    [5] 一種圖案轉印方法，其特徵在於：經由如請求項1至3中任一項之多色調光罩，將包含i線、h線、g線之任一者之光之曝光光藉由LCD用曝光機而照射至上述被加工體上之抗蝕膜，於上述被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之上述抗蝕圖案。
    [6] 一種薄膜電晶體之製造方法，其特徵在於：使用如請求項1至3中任一項之多色調光罩，將i線、h線、g線之任一者之曝光光藉由LCD用曝光機而照射至上述被加工體上之抗蝕膜，於上述被加工體上形成具有複數個不同之殘膜值之上述抗蝕圖案。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011217784A|JP6076593B2|2011-09-30|2011-09-30|表示装置製造用多階調フォトマスク、表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び薄膜トランジスタの製造方法|
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