专利名称：灰调掩模的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种适合用于制造薄膜晶体管液晶显示装置(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display以下称为TFT-LCD)等的灰调掩模(graytonemask/グレ—ト—ンマスク)的制造方法。
背景技术：
TFT-LCD与CRT(阴极射线管)相比，具有容易薄型化、消耗电力低的优点，所以目前正在快速推进商品化。TFT-LCD具有在排列成矩阵状的各像素中排列有TFT的结构的TFT基板，以及对应各像素隔着液晶相叠合排列了红色、绿色和蓝色的像素图形的滤色器的概略结构。在TFT-LCD中，制造工序数目多，仅制造TFT基板也需要使用5～6个光掩模。
在这种状况下，提出了使用4个光掩模制造TFT基板的方法(例如，下述专利文献1，非专利文献1)。
该方法通过使用具有遮光部和透光部和半透光部(灰调部)的光掩模(以下称为灰调掩模)，降低所使用的掩模数量。图5和图6(图6是图5的制造工序的延续)表示使用了灰调掩模的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，利用使用了光掩模的光刻工艺形成栅电极2。然后，形成栅极绝缘膜3、第1半导体膜4(a-Si)、第2半导体膜5(N+a-Si)、源极漏极用金属膜6、以及正极型光致抗蚀膜7(图5(1))。之后，使用具有遮光部11和透光部12和半透光部13的灰调掩模10，将正极型光致抗蚀膜7曝光、显影，由此形成覆盖TFT沟道部和源极漏极形成区域和数据线形成区域，并且使沟道部形成区域薄于源极漏极形成区域的第1抗蚀图形7a(图5(2))。然后，把第1抗蚀图形7a作为掩模，蚀刻源极漏极用金属膜6以及第2、第1半导体膜5、4(图5(3))。然后，利用氧气灰化(ashing)去除沟道部形成区域的薄抗蚀膜，形成第2抗蚀图形7b(图6(1))。之后，以第2抗蚀图形7b为掩模，蚀刻源极漏极用金属膜6，形成源极/漏极6a、6b，之后蚀刻第2半导体膜5(图6(2))，最后将残存的第2抗蚀图形7b剥离(图6(3))。
专利文献1 特开2000-111958号公报非专利文献1“月刊エフピ—デイ·インテリジエンス(FPDIntelligence)”，1999年5月，第31-35页以往曾提出利用上述灰调掩模将需要进行中间色彩曝光的部分形成半透过性中间色彩膜(半透光膜)的技术。通过使用该中间色彩膜，减少中间色彩部分的曝光量，可以进行中间色彩曝光。
以往，中间色彩膜类型的灰调掩模是如下制造的。此处，以图7所示的TFT基板的图形100为例进行说明。图形100由以下部分构成由对应TFT基板的源极和漏极的图形101a、101b构成的遮光部101；由对应TFT基板的沟道部的图形构成的半透光部103；形成于这些图形周围的透光部102。
首先，准备在透明基板上顺序形成半透光膜和遮光膜的掩模坯料，在该掩模坯料上形成抗蚀膜。然后，进行图形描绘及显影，由此在对应上述图形100的遮光部101和半透光部103的区域形成抗蚀图形。然后，利用合适的方法进行蚀刻，去除对应未形成上述抗蚀图形的透光部102的区域的遮光膜和其下层的半透光膜，形成图8(1)所示的图形。即，形成透光部202，同时形成对应所述图形100的遮光部和半透光部的区域的遮光图形201。在去除残留的抗蚀图形后，再次在基板上形成抗蚀膜，进行图形描绘及显影，此次在对应所述图形100的遮光部101的区域形成抗蚀图形。然后，通过合适的蚀刻，仅去除未形成抗蚀图形的半透光部区域的遮光膜。由此如图8(2)所示，形成对应所述图形100的图形。即，形成由半透光膜的图形203得到的半透光部，同时形成遮光部的图形201a、201b。
但是，利用这种以往的掩模制造方法，在第一次形成透光部的光刻工序和第二次形成半透光部的光刻工序，分别进行图形描绘，所以需要2倍的描绘时间，并且需要进行校准，以使第二次描绘与第一次描绘不产生图形偏移，但即使提高校准精度，实际上完全消除校准偏移是非常困难的。例如图9(a)所示，由于校准偏移致使半透光部的图形203在图示X方向形成偏移的情况下，使得对应TFT基板的源极/漏极的遮光部的面积与设计值不同，产生TFT特性发生变化的问题。另外，如图9(b)所示，由于校准偏移致使半透光部的图形203在图示Y方向形成偏移的情况下，产生由于TFT基板的源极和漏极之间的短路造成的不良。无论如何，在这种以往的掩模制造方法中，在TFT上高精度地形成重要的沟道部分是特别困难的。
另外，在描绘时，利用曝光量100％的光量描绘透光部后，利用曝光量约50％的光量描绘半透光部，由此可以一次完成描绘工序，这种方法公开于特开2002-189280号及特开2002-189281号公报中。
即使根据该方法，描绘透光部用和半透光部用两种数据也需要花费两倍的描绘时间。虽然不会产生前面所述的伴随进行两次光刻工序而进行两次描绘工序时的校准偏移问题，但由于描绘两种数据，所以描绘自身需要进行两次，在描绘一次描绘区域后，需要再次从头描绘，因此不可避免由于所使用的描绘机自身的位置精度致使图形组合产生偏移。因此，即使采用该方法，与前述方法相比，虽然偏移量的程度有差异，但不能解决图形偏移问题。
发明内容
本发明的目的是解决以往的图形偏移问题，提供一种可以制造高品质的TFT的灰调掩模的制造方法。
为了解决上述课题，本发明至少具备以下构成。
(构成1)一种具有遮光部、透光部和半透光部的灰调掩模的制造方法，其特征在于，具有下述工序准备在透明基板上至少顺序形成半透光膜和遮光膜的掩模坯料的工序；在所述掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度(解像限界)以下的图形进行曝光；进行所述抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把所述抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在所述半透光部上的抗蚀图形的工序；把在所述工序残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜的层压膜的一部分并形成半透光部的工序。
(构成2)一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模是在薄膜晶体管基板的制造工序中使用的掩模，具有遮光部、透光部和半透光部，从所述遮光部形成对应所述薄膜晶体管基板的源极和漏极的图形，从所述半透光部形成对应沟道部的图形，其特征在于，具有下述工序准备在透明基板上至少顺序形成半透光膜和遮光膜的掩模坯料的工序；在所述掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行所述抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把所述抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在所述半透光部上的抗蚀图形的工序；把在所述工序残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜的层压膜的一部分并形成半透光部的工序。
(构成3)根据发明之一或发明之二所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，在所述掩模坯料的半透光膜和遮光膜之间，设置在通过蚀刻去除遮光膜时用于保护半透光膜的缓冲膜。
(构成4)一种具有遮光部、透光部和半透光部的灰调掩模的制造方法，其特征在于，具有下述工序准备在透明基板上至少形成透过率具有膜厚依赖性的遮光膜的掩模坯料的工序；在所述掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行所述抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把所述抗蚀图形作为掩模，蚀刻已曝光的遮光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在所述半透光部上的抗蚀图形的工序；把在所述工序残留的抗蚀图形作为掩模进行蚀刻以形成能够使已曝光的遮光膜获得规定的透过率的膜厚，并形成半透光部的工序。
根据构成1，本发明的灰调掩模的制造方法具有使用在透明基板上至少顺序形成半透光膜和遮光膜的掩模坯料，对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行该抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把该抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在半透光部上的抗蚀图形，把所残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜的层压膜的一部分并形成半透光部的工序。
在本发明中，针对形成在掩模坯料上的例如正极型抗蚀膜，对形成半透光部的部分将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光，在形成半透光部的部分以比抗蚀剂被完全感光的曝光量少的曝光量进行曝光，所以进行显影处理时，形成抗蚀剂以薄的膜厚残留的状态。即，能够获得与对形成半透光部的部分减少曝光量进行曝光时相同的作用。因此，例如，可以利用透光部的描绘数据和由用于对上述抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形构成的半透光部的描绘数据的合成数据进行一次描绘，通过显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形。然后，把该抗蚀图形作为掩模进行蚀刻并形成透光部，仅去除残留在半透光部上的抗蚀图形，把所残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜并形成半透光部。
这样，根据本发明，可以一次进行用于制造灰调掩模的描绘，所以能够防止由于以往的第二次光刻工序的描绘时的校准偏移、或改变曝光量分别连续描绘两种描绘图形时由于描绘机的位置精度的偏移等的影响造成的品质恶化。因此，可以充分确保掩模的品质，特别适合制造遮光部和半透光部的位置精度或大小、尺寸等的图形精度要求高的灰调掩模。例如，特别适合制造TFT基板用灰调掩模的制造。并且，由于可以一次进行描绘，所以利用以往进行两次描绘时的一半时间即可完成描绘，相应地能够缩短掩模制造所需要的时间。
根据构成2，本发明的可以高品质地制造在TFT基板的制造工序中使用的灰调掩模，该灰调掩模从遮光部形成与TFT基板的源极和漏极对应的图形，从半透光部形成与源极和漏极之间的沟道部对应的图形。为了确保高品质的TFT特性，源极和漏极之间的沟道部的图形精度特别重要。根据本发明的方法，对应源极和漏极的遮光部及对应该源极和漏极之间的沟道部的半透光部，可以通过一次描绘一起形成，其位置精度可以用一次描绘精度来保证。因此，能够防止因以往描绘时的校准偏移等的影响造成的品质恶化，能够充分确保图形精度要求高的TFT基板制造用灰调掩模的品质。
根据构成3，在上述掩模坯料的半透光膜和遮光膜之间，设置具有在通过蚀刻去除遮光膜时用于保护半透光膜的所谓蚀刻挡块的功能的缓冲膜，所以在通过蚀刻去除形成半透光部的部分的遮光膜时，能够防止下层的半透光膜的膜减少等损伤。另外，为了在成为半透光部的区域不破坏下层的半透光膜的透过率，通常希望去除缓冲膜，但是根据缓冲膜的材质，如果透明性高，即使不去除也不妨碍半透光部的透过性的情况下，可以保留缓冲膜。
根据构成4，本发明中使用的掩模坯料，其设在透明基板上的遮光膜基本具有遮光性，可以利用透过率特性因其膜厚而不同的材质来制造。即，在透明基板上以透过率大致为0％的膜厚来形成遮光膜时，在形成半透光部的区域通过半蚀刻来减薄遮光膜的膜厚，可以获得半透光部所需要的大致50％的透过率。根据本发明，和前述发明之一相同，能够获得图形精度高的灰调掩模，并且具有所使用的掩模坯料的层结构简单、容易制造的优点。
图1是按工序顺序表示本发明的第一实施方式的制造方法的概略剖面图。
图2是表示包括半透光部曝光用细微图形的描绘图形的一例图。
图3是按工序顺序表示本发明的第二实施方式的制造方法的概略剖面图。
图4是按工序顺序表示本发明的第三实施方式的制造方法的概略剖面图。
图5是表示使用灰调掩模的TFT基板的制造工序的概略剖面图。
图6是表示使用灰调掩模的TFT基板的制造工序(图5的制造工序的延续)的概略剖面图。
图7是表示TFT基板制造用掩模图形的一例图。
图8是说明以往的灰调掩模的制造方法的概略平面图。
图9是说明用以往的制造方法制造的灰调掩模的问题的概略平面图。
符号说明10灰调掩模；21透明基板；22半透光膜；23遮光膜；24抗蚀膜；25缓冲膜；100TFT基板用图形；101遮光部；102透光部；103半透光部。
具体实施例方式
以下，详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的灰调掩模的制造方法的第一实施方式，是按工序顺序表示其制造工序的概略剖面图。
在本实施方式使用的掩模坯料如图1(a)所示，在石英等透明基板21上顺序形成半透光膜22和遮光膜23。此处，作为遮光膜23的材质，优选薄膜且能获得高遮光性的材质，例如可以列举Cr、Si、W、Al等。另外，作为半透光膜22的材质，优选薄膜且在使遮光部的透过率为0％时能获得透过率约50％的半透过性的材质，例如可以列举Cr化合物(Cr的氧化物、氮化物、氧氮化物、氟化物等)、MoSi、Si、W、Al等。Si、W、Al等是根据其膜厚能获得高的遮光性或能获得半透过性的材质。另外，所形成的掩模的遮光部是半透光膜22和遮光膜23的层压膜，所以即使仅依靠遮光膜而遮光性不足时，在与半透光膜组合能获得遮光性即可。另外，此处所说的透过率是相对使用灰调掩模的例如大型LCD用曝光机的曝光光线的波长的透过率。并且，半透光膜的透过率完全没有必要限定在50％左右。半透光部的透过性设定在什么程度是设计上的问题。
另外，关于上述遮光膜23和半透光膜22的材质组合，优选膜彼此的蚀刻特性不同，在一方膜的蚀刻环境下，另一方膜具有耐性。例如，在用Cr形成遮光膜23、用MoSi形成半透光膜22的情况下，使用氯系列气体干式蚀刻Cr遮光膜，在与基底的MoSi半透光膜之间能够获得较高的蚀刻选择比，所以能够通过蚀刻仅去除Cr遮光膜，而几乎不会给MoSi半透光膜带来损伤。并且，上述遮光膜23和半透光膜22优选在基板上成膜时的紧密粘接性良好。
上述掩模坯料可以通过在透明基板21上顺序成膜半透光膜22和遮光膜23来获得，但成膜方法可以适当选择蒸镀法、溅射法、CVD(化学气相沉积)法等与膜种类相适合的方法。并且，关于膜厚没有特别制约，总之要用最佳的膜厚来形成，以便能够获得良好的遮光性或半透光性。
下面，说明使用该掩模坯料的灰调掩模的制造工序。
首先，在该掩模上涂覆例如电子束用正极型抗蚀剂，进行干燥，形成抗蚀膜24。
然后，使用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘图形例如图2所示一例，具有遮光部31a、31b、透光部32和半透光部(灰调部)33。此处，半透光部33是形成由所使用的描绘机的分辨率限度以下的细微图形(线和空间)构成的遮光图形33a的区域。在对应前述图7所示的TFT基板用图形的情况下，对应源极和漏极的图形利用遮光部31a、31b形成，对应沟道部的图形利用半透光部33形成。例如，激光描绘机的分辨率限度一般约是2.0μm。因此，例如，在图2中把半透光部33的透过部33b的空间宽度设为不足2.0μm，把遮光图形33a的线宽度设为描绘机的分辨限度以下且不足2.0μm。另外，在线和空间图形的情况下，通过设定线宽度，可以调节通过该图形进行曝光时的曝光量，最终可以控制形成半透光部的部分的抗蚀剂的残留膜的值。在本发明中，特别优选线宽度约为描绘机的解像(解像)最小线宽的1/2～1/3。
使用这种具有遮光部31a、31b、透光部32和半透光部(灰调部)33的图形的描绘数据(图2所示图形时，例如优选利用将透光部32的数据和半透光部33的数据合成的一种数据)，进行一次描绘。此时的曝光量是形成透光部的区域的抗蚀剂能够充分感光的曝光量。这样，形成为在形成透光部的区域(图1所示的C区域)，抗蚀剂充分感光，在形成遮光部的区域(图1所示的B区域)，抗蚀剂未曝光(不能曝光)的状态。并且，在形成半透光部的区域(图1所示的A区域)，由于不能利用描绘机解像所述遮光图形33a，所以不能描绘其线宽，整体上曝光量不足。即，能够获得与在半透光部减少曝光量来曝光抗蚀剂时相同的效果。
在描绘后，使用规定的显影液将其显影，在掩模坯料上形成遮光部(B区域)和半透光部(A区域)的抗蚀剂的残留膜的值不同的抗蚀图形24a(参照图1(b))。由于在半透光部抗蚀剂少于被完全感光的曝光量，所以在显影时未能完全溶解，而以比未曝光的遮光部的抗蚀剂薄的膜厚残留下来。另外，在透光部形成抗蚀剂被完全去除的状态。
然后，把所形成的抗蚀图形24a作为掩模，例如利用干式蚀刻去除露出于透光部(C区域)的遮光膜23和半透光膜22，形成透光部(参照图1(c))。在遮光膜23或半透光膜22由Cr系列材料构成的情况下，可以采用使用氯气体的干式蚀刻。
然后，利用氧气灰化等完全去除以薄膜厚残留的半透光部(A区域)(参照图1(d))。此时，遮光部(B区域)的抗蚀剂也被同时去除，成为最初的大约一半的膜厚。
然后，把残留的抗蚀图形24a作为掩模，例如利用干式蚀刻去除露出于半透光部(A区域)的遮光膜23a，形成半透光部(参照图1(e))。此处，在遮光膜23和半透光膜22由彼此蚀刻特性不同的材质形成的情况下，在蚀刻遮光膜的环境下，半透光膜几乎不被蚀刻，所以能够避免半透光膜的膜厚减少。这样，虽然希望半透光部的遮光膜基本被完全去除，但在遮光膜23和半透光膜的蚀刻特性比较接近的情况下，即使在遮光膜的蚀刻残渣有少量残余的状态或蚀刻过度进行致使半透光膜的一部分被去除的状态下，只要不影响所得到的半透光部的透过特性就不会成为问题。另外，最后使用氧气灰化等去除残留的抗蚀图形。
由此，获得本实施方式的灰调掩模。所得到的掩模利用遮光膜的图形23b形成遮光部(B区域)，利用半透光膜图形22a形成半透光部(A区域)，并且在其周边露出透明基板21，形成透光部(C区域)。根据本发明的方法，可以一次进行图形描绘，不会产生因以往的图形组合造成的偏移，能够高精度地形成重要的图形，所以可以获得高品质的灰调掩模。本发明非常适合制造对图形精度要求特别高的TFT基板制造用灰调掩模。
另外，在上述实施方式中，用于形成半透光部的图形没必要限定于类似图2的遮光图形33a那样的线和空间的图形。总之，例如通过导入描绘机的分辨率限度以下的图形并进行描绘，可以减少对形成半透光部的部分的抗蚀剂的曝光量并控制抗蚀剂的残留膜的值即可，所以图形形状没有特别限定。因此，除线和空间的图形以外，例如也可以是虚线、点(dot)、两种不同颜色的方格图案等图形。
图3是表示本发明的灰调掩模的制造方法的第二实施方式，是按工序顺序表示其制造工序的概略剖面图。
在本实施方式使用的掩模坯料如图3(a)所示，在透明基板21上顺序形成半透光膜22、缓冲膜25和遮光膜23。即，在半透光膜22和遮光膜23之间，设置具有作为蚀刻挡块的功能的缓冲膜25，所以在通过蚀刻去除形成半透光部的区域的遮光膜时，能够可靠防止下层的半透光膜的膜厚减少等损伤。这样，由于设有缓冲膜，遮光膜23和半透光膜22可以利用蚀刻特性相似的材质、例如同一材料的膜或主成分相同的材料的膜等构成。另外，缓冲膜的材质从对蚀刻遮光膜23的环境具有耐性的材质中选择。并且，在需要去除半透光部的缓冲膜的情况下，也要求是利用干式蚀刻等方法可以去除并且不会给基底的半透光膜22带来损伤的材质。作为缓冲膜，例如可以使用SiO2或SOG(Spin On Glass)等。在用Cr系列材料构成遮光膜的情况下，这些材质在与遮光膜之间可以获得较高的蚀刻选择比。并且，这些材质的透过性良好，即使隔着半透光部，由于不妨碍其透过特性，所以可以不必去除。
使用这种掩模坯料制造灰调掩模的方法和前述第一实施方式相同。
即，首先，在掩模坯料上形成抗蚀膜24，使用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘图形例如前述图2所示，具有遮光部31a、31b、透光部32和半透光部(灰调部)33，半透光部33是形成所使用的描绘机的分辨率限度以下的细微图形的图形，使用将这些图形合成的一种描绘数据进行一次描绘。
在描绘后，使用规定的显影液将其显影，在掩模坯料上形成遮光部(B区域)和半透光部(A区域)的抗蚀剂的残留膜的值不同的抗蚀图形24a(参照图3(b))。由于在半透光部抗蚀剂少于被完全感光的曝光量，所以在显影时未能完全溶解，而以比未曝光的遮光部的抗蚀剂薄的膜厚残留下来。
然后，把所形成的抗蚀图形24a作为掩模，例如利用干式蚀刻去除露出于透光部(C区域)的遮光膜23、缓冲膜25和半透光膜22，形成透光部(参照图3(c))。
然后，利用氧气灰化等完全去除以薄膜厚残留的半透光部(A区域)的抗蚀剂(参照图3(d))。
然后，把残留的抗蚀图形24a作为掩模，例如利用干式蚀刻去除露出于半透光部(A区域)的遮光膜23a和缓冲膜25，形成半透光部(参照图3(e))。并且，由于设有缓冲膜25，所以此处的半透光膜的膜厚几乎不会减少。使用氧气灰化等去除残留的抗蚀图形。
由此，如图3(e)所示，可以获得分别以较高的图形精度形成由遮光膜图形23b构成的遮光部、由半透光膜图形22a构成的半透光部、以及透光部的本实施方式的灰调掩模。
另外，在本实施方式中，在形成上述的抗蚀图形24a后，可以(1)去除透光部的遮光膜23和缓冲膜25，(2)去除半透光部的抗蚀剂，(3)然后同时进行半透光部的遮光膜的蚀刻和透光部的半透光膜的蚀刻，(4)最后去除半透光部的缓冲膜。另外，该情况时，也可以同时进行(1)的缓冲膜25的去除和(2)的抗蚀剂的去除。根据这种制造工序，整体上可以省略1～2个工序。
图4是表示本发明的灰调掩模的制造方法的第三实施方式，是按工序顺序表示其制造工序的概略剖面图。
在本实施方式使用的掩模坯料如图4(a)所示，在透明基板21上形成遮光膜23。这样，利用蚀刻使遮光膜的膜厚部分不同，把膜厚较厚的部分作为遮光部，把膜厚较薄的部分作为半透光部。该情况时的遮光膜23的材质没有特别制约，但是为了得到较高的遮光性而采用能够获得透过率大致0％的膜厚较薄的材质，对其进行部分半蚀刻来形成半透光部将非常困难。并且，为了得到不怎么高的遮光性而采用能够获得透过率大致0％的膜厚较厚的材质，虽然半蚀刻变得比较容易，但是由于遮光部的图形高度厚，有可能恶化图形形状或图形精度。因此，在本实施方式中，遮光膜23优选选择在约1000～2000的膜厚范围内能够获得良好的遮光性和半透过性的材质。
使用这种掩模坯料制造灰调掩模的方法和前述的第一实施方式相同。
即，首先，在掩模坯料上形成抗蚀膜24，使用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘图形和前述实施方式相同，具有遮光部、透光部和半透光部(灰调部)，半透光部是形成所使用的描绘机的分辨率限度以下的细微图形的图形，使用将这些图形合成的一种描绘数据进行一次描绘。
在描绘后，使用规定的显影液将其显影，在掩模坯料上形成遮光部(B区域)和半透光部(A区域)的抗蚀剂的残留膜的值不同的抗蚀图形24a(参照图4(b))。由于在半透光部抗蚀剂少于被完全感光的曝光量，所以在显影时未能完全溶解，而以比未曝光的遮光部的抗蚀剂薄的膜厚残留下来。
然后，把所形成的抗蚀图形24a作为掩模，例如利用干式蚀刻去除露出于透光部(C区域)的遮光膜23，形成透光部(参照图4(c))。
然后，利用氧气灰化等完全去除以薄膜厚残留的半透光部(A区域)的抗蚀剂(参照图4(d))。
然后，把残留的抗蚀图形24a作为掩模，进行半蚀刻直到成为使露出于半透光部(A区域)的遮光膜23a能够获得半透光性的合适厚度，形成半透光部(参照图4(e))。
由此，如图4(e)所示，可以获得分别以较高的图形精度形成由较厚的遮光膜图形构成的遮光部、由通过半蚀刻得到的较薄的遮光膜图形构成的半透光部、以及透光部的本实施方式的灰调掩模。
另外，在以上实施方式中，说明了全部使用正极型抗蚀剂的情况，但也可以使用负极型抗蚀剂。该情况时，为了在透光部做到未曝光，使用将遮光部的数据和半透光部的数据合成的描绘数据进行描绘。在描绘后进行显影，和以上实施方式相同，在掩模坯料上形成在遮光部和半透光部的抗蚀剂的残留膜的值不同的抗蚀图形。在半透光部由于抗蚀剂少于完全被感光的曝光量，所以形成为固化不充分的状态，进行显影时，以比完全被感光固化的遮光部的抗蚀剂薄的膜厚残留下来。后面的工序和前述实施方式相同。
如上所述，权利要求1所述的灰调掩模的制造方法，可以一次进行用于制造灰调掩模的描绘，所以能够防止由于以往的第二次光刻工序的描绘时的校准偏移、或改变曝光量分别连续描绘两种描绘图形时描绘机的位置精度偏移等的影响造成的品质恶化。因此，可以充分确保掩模的品质，特别适合制造遮光部和半透光部的位置精度或大小、尺寸等的图形精度要求高的灰调掩模。并且，由于可以一次进行描绘，所以利用以往进行两次描绘时的一半时间即可完成描绘，相应地能够缩短掩模制造需要的时间。
权利要求2所述的灰调掩模的制造方法，为了确保高品质的TFT特性，可以高精度地形成特别重要的源极和漏极之间的沟道部的图形，能够充分确保图形精度要求高的TFT基板制造用灰调掩模的品质。
权利要求3所述的灰调掩模的制造方法，在本发明使用的掩模坯料的半透光膜和遮光膜之间，设置具有在通过蚀刻去除半透光部的遮光膜时用于保护下层的半透光膜的作为蚀刻挡块的功能的缓冲膜，所以遮光膜和半透光膜的材质选择范围广，能够获得具有所期望的半透过特性的灰调掩模。
权利要求4所述的灰调掩模的制造方法，使用在透明基板上至少形成遮光膜的掩模坯料，和前述本发明之一相同，能够获得图形精度高的灰调掩模，并且具有所使用的掩模坯料的层结构简单、容易制造的优点。
权利要求
1.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模具有遮光部、透光部和半透光部，其特征在于，具有下述工序准备在透明基板上至少顺序形成半透光膜和遮光膜的掩模坯料的工序；在所述掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行所述抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把所述抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在所述半透光部上的抗蚀图形的工序；把在所述工序残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜的层压膜的一部分并形成半透光部的工序。
2.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模是在薄膜晶体管基板的制造工序中使用的掩模，具有遮光部、透光部和半透光部，从所述遮光部形成对应所述薄膜晶体管基板的源极和漏极的图形，从所述半透光部形成对应沟道部的图形，其特征在于，具有下述工序准备在透明基板上至少顺序形成半透光膜和遮光膜的掩模坯料的工序；在所述掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行所述抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把所述抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在所述半透光部上的抗蚀图形的工序；把在所述工序残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜和半透光膜的层压膜的一部分并形成半透光部的工序。
3.根据权利要求1或2所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，在所述掩模坯料的半透光膜和遮光膜之间，设置在通过蚀刻去除遮光膜时用于保护半透光膜的缓冲膜。
4.一种灰调掩模的制造方法，该灰调掩模具有遮光部、透光部和半透光部，其特征在于，具有下述工序准备在透明基板上至少形成透过率具有膜厚依赖性的遮光膜的掩模坯料的工序；在所述掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行所述抗蚀膜的显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形的工序；把所述抗蚀图形作为掩模，蚀刻已曝光的遮光膜并形成透光部的工序；仅去除残留在所述半透光部上的抗蚀图形的工序；把在所述工序残留的抗蚀图形作为掩模进行蚀刻以形成能够使已曝光的遮光膜获得规定的透过率的膜厚，并形成半透光部的工序。
全文摘要
提供一种可以制造高品质的TFT的中间色彩膜类型的灰调掩模的制造方法，具有下述工序准备在透明基板(21)上顺序形成半透光膜(22)和遮光膜(23)的掩模坯料的工序；在该掩模坯料上形成抗蚀膜的工序；对抗蚀膜进行曝光的工序，该工序包含在所述抗蚀膜的形成半透光部的部分，将用于对该抗蚀膜实施图形曝光的曝光装置的分辨率限度以下的图形进行曝光；进行显影处理，形成使形成遮光部的部分和形成半透光部的部分的抗蚀剂残留膜的值不同的抗蚀图形(24a)的工序；把该抗蚀图形(24a)作为掩模，蚀刻遮光膜(23)和半透光膜(22)并形成透光部的工序；仅去除残留在半透光部上的抗蚀图形的工序；把所残留的抗蚀图形作为掩模，蚀刻遮光膜(23a)并形成半透光部的工序。
文档编号G03F1/68GK1577084SQ200410062538
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月30日 优先权日2003年6月30日
发明者井村和久 申请人:Hoya株式会社