灰色调掩模的制造方法和灰色调掩模以及图案转印方法

专利名称：灰色调掩模的制造方法和灰色调掩模以及图案转印方法
灰色调掩模的制造方法和灰色调掩模以及图案转印方法 駄领域
本发明涉及在被转印体上的光敏抗蚀剂上使用掩模而形成具有不同抗蚀剂
膜厚部分的转印图案的图案转印方法、该图案转印方法所使用的灰色调掩，M 其制造方法。
背景狱
现在在液晶显^置(Liquid Crystal Display:以下称为LCD)的领域中， 薄膜晶体管液晶显^置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display:以下称为 TFT-LCD)与CRT (阴t謝线管)相比，具有容易薄型化、消耗电力低的优点， 因此现在商品化被急速繊。TFT-LCD具有以下烦结构在排列舰阵状的 各像素上排列TFT的构造的TTFT凝反、和与各像素对应地排列红、绿和蓝的像 素图案的彩色滤色器在液晶相夹设的状态下重合。在TFT-LCD中，帝ij紅序多， 即使只制造TFTSfe就使用5 6个光掩模。这种状况下，提供一种M:使用具 有遮光部、透光部和半透光部的光掩模(称为灰色调掩模)，可以减少在TFT 基板的帝隨中使用的掩模数量的方法(例如专利文献l:特开2005-37933号公 报)。这里，半透光部指的是1顿掩模在被转印体上转印图案时，使M的曝 光光线的翻率斷氐预定量，控制在被转印体上的光敏抗蚀齐鹏的显影后的残 膜量(残膜值)的部分。
这里，所谓灰色调掩模指具有透明基板露出的透光部；在透明 上形 成用于遮挡曝光光线的遮光膜的遮光部；在透明 上形成遮光膜或半透光膜 的、假定透明基板的，射率为100%时,斷氐了 光量的预定量的光的半 透光部(以下称为灰色调部分)。作为这种灰色调掩模，作为半透光部，具有预 定光透射率，并形成半透光膜；或者，在遮光膜或半透光膜上，形成在曝光条 件下分辨极限以下的微细图案；或者，能形成具有预定:)fe^率的半透光膜。
图1是用于说明4顿灰色调掩模的图案转印方法的咅腼图。图1中所示的 灰色调掩模20用于在被转印体30上形鹏厚阶梯性地不同的抗蚀剂图案33。而且，图1中的符号32A、 32B表示在被转印体30上的基板31上层叠的膜。
图1中所示的灰色调掩模20包括在4顿该灰色调掩模20时遮挡曝光光 线(邀寸率为大约0%)的遮光部21;透明基板24的表面的、使曝光光线M 的透光部22;以及在透光部22的曝光光线邀寸率为100%时使透射率降低到 10 80%左右的半透光部23。图1所示的半透光部23尽管是由在透明基板24 上形成的光半透射J性的半透光膜26构成，也可以M在4OT掩模时的曝光割牛 下形成超过分辨极限的微细图案而构成。遮光部21这里^I31在半透光膜26 上层叠遮光膜25构成的。
在4顿战的灰色调掩模20时，在遮光部21基本上不使曝光光线淑， 在半透光部23降低曝光光线。因此，被转印体30上涂敷的抗蚀剂膜(正型光 敏抗蚀剂膜)在转印后，经过显影时，X寸iSii光部21的部分的膜厚变厚，对应 半透光部23的部分的膜厚变薄，对，光部22的部分没有膜(基本上不产生 残膜)，由此可以形成膜厚呈阶梯性不同(也就是，有梯度)的抗蚀剂图案33。
接着，在图1所示的抗蚀剂图案33的、鹏部分，对被转印体30的例如膜 32A和32B进行第一次蚀刻，在Sil^化等方法除去抗蚀剂图案33的膜厚的薄 部分的这个部分，对被转印体30的例如膜32B进行第二次嫩U。这样，M使 用一个灰色调掩模20在被转印体30上形成膜厚阶梯性不同的抗蚀剂图案33 ， 就实施现有的2个光掩模的工序，M、了掩模数量。
这种光掩模极有效M用于制造显示装置、特别是液晶显示装置的薄膜晶 体管。例如，i!3M光部21，可以形繊极、漏极部，舰半透光部23，可以 形成沟道部。

发明内容
因此， 一般情况下，4柳光掩模，在被转印体上曝光时，必须考虑因曝光 光线的反射产生的不良影响。例如，曝光光线在 1"光掩模之后由被转印体表 面反射，并由光掩模表面(图案形成面)或背面反射，再次照射被转印体，或 者曝光光线在曝光机内的任何部位反射，在光掩模表面反射，再照射被转印体 上等产生杂散光时，在被转印体上，产生不是本意的转印，阻害了正确的图案 转印。因此， 一舰于曝光机的光学系统施行曝光时的杂散舰策。另外，在 曝光机中，例如，相对于曝光光线的光掩模的表面反射率如果为10±5%则没有杂散光的影响，可以设定进行转印的基准。此外，即使在双掩模等的光掩模中， 通过实施在构成最上层的遮光膜上设置反射防iiJ莫等的反射防止措施，可以使 用完全满足上述表面反射率15%以下的基准的光掩模。
另一方面，为了在被转印体上形成具有膜厚阶梯性或连续的不同的部分的 抗蚀剂图案的目的，知道根据图案上的特定部位选择地斷氐曝光光线的翻率， 可以控制曝光光线的邀寸的光掩模即灰色调掩模如上所述。还知道在这种灰色 调掩模中，在透过曝光光线的一部分的半透光部中使用半透光膜。在这种半透
光部中使用半透光膜的灰色调掩模中，i!31在掩模上形成的图案结构在掩模最
上层露出这个半透光膜。从在所希望的itM率范围内透射曝光光线的必要性出 发，这个半透光膜不适用于原样层叠像上^^又掩模的反射防止膜。此外，在使 用半透光膜的灰色调掩模中，由于其组成和膜厚，也存在相对于曝光光线的半 透光部的表面则t,能避^！ 10%的情况。
另一方面，使用这种灰色调掩模，在被转印体上进行图案转印的情况下， 作为被转印体上的抗蚀剂，Mil使用与通常的双掩模(也就是不存在半透光部) 等的光^t模相比，感度的曝光光量相关性小，或者显影特性的曝光光量相关性 也低的抗蚀剂，从而很容易将抗蚀剂的残膜量控制在所希望的范围内。在这种 抗蚀剂中，由于相对于其光量的光感度的变化小，因此考虑因曝光时的杂散光 导致向图案上写时的影响比较小。因此，由发明人发现必须用与上舰掩模不 同的观点检査这种灰色调掩模的反射特性。
尽管由于相对于上述曝光光线的半透光膜的表面反射率而使杂散光的影响 小，但是在制造灰色调掩模的阶段，相对于在构图时4飾的描绘光的表面反射 率是很重要的。例如，在半透光膜上形成的抗蚀剂膜上，通过描绘光描绘图案 时，如果半透繊表面的表面反射率过高，则不能正确地描绘图案的尺寸。
特别是，在灰色调掩模的制造工序中，通常需要两次以上的描绘工序。例 如，为了形成透光部、遮光部和半透光部(这里由一种半透光部构成)，由于需 要分别在遮光部和半透光膜上进行预定的构图，使用光敏抗蚀剂，因此需要两 次光刻工序。在使用具有两种以上的透射率的半透光膜的多掩模的情况下，也 存在进一步增加描绘次数的情况。
在多次描绘中，即使描绘的能量(K—义'量)相同时，作为描绘的对象的 膜的表面反射率如果不同，则存在发生线宽(CD)不均匀的M。例如，如果相对于描绘光的半透光膜的表面反射率大，贝赃对在半透光膜上形成的抗蚀剂 膜进行图案描绘时，在灰色调掩模板的抗蚀剂膜内，容易发生由于描绘光产生 的驻波，因此相对于表面反射率不同的膜的描绘由于容易产生驻波而产生差别， 由此图案的剖面形状产生差别。此外，在对灰色调掩模板进行图案描绘时，如 果抗蚀剂膜与其下层的半透光膜的界面上的描绘光的反射光量大，则这个部位 附近的抗蚀剂的曝光量也变大，结果是线宽也变大。在相对于表面反射率不同 的膜进行描绘时，出现这种影响的程度也不同。
因此，根据膜的表面反射率，考虑改变描绘时的能量。但是，在灰色调掩 模中，为了根据其用途，求得各种透射率的灰色调掩模，其膜组成有多种选择， 对其求得最誠的描绘割牛，并设定描绘割牛，这非常麻烦，不是有效的。
例如，在液晶显示装置制造用的灰色调掩模中，尽管多数情况下图案线宽
(以下简称为CD)变化在土0.35Mm以下作为标准规格，特别是，在薄膜晶体管 的沟道部等的部位，对应其图案微细化，实质上要求达到CD变化在± 0.20pm 左右。特别是，在薄膜晶体管制造用的灰色调掩模中，在沟道部的线宽小于2pm 的情况下，要皿种严格规定。
鉴于上述现有技术的问题，本发明的第一目的是提供一种可以在灰色调掩 模制作时降低战CD变化的灰色调掩模的制造方法及灰色调掩模。
本发明的另一目的是提供一种^ffi这种灰色调掩模、在被转印体上可以形 成高精度的转印图案的图案转印方法。
为了解决上述课题，本发明具有以下结构。
(结构l)
一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模使曝光光线对被转印体的照 射量按照部位选择地降低，并对被转印体上的光敏抗蚀剂形成含有残膜值不同
的部分的所希望的转印图案，且该灰色调掩模具有透光部、遮光部以及iffl;曝
光光线的一部分的半透光部，，其特征在于戶，灰色调掩模的制造方法，准备 在透明基板上依次具有半透光膜和遮光膜的灰色调掩模板，对该灰色调掩t皿 施加第一次构图，在包含被构图的遮光膜和露出的半透光膜的 整个表面上 形成抗蚀剂膜之后，通过实施第二次构图，对该半透光膜和该遮光膜分别进行 预定的构图，从而形成灰色调掩模，并且，相对于所述第一次构图时的描绘光 的所 光膜的表面反射率与相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为35%以下。 (结构2)
一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模使曝光光线对被转印体的照 射量按照部位选择地降低，并对被转印体上的光敏抗蚀剂形成含有残膜值不同 的部分的所希望的转印图案，且该灰色调掩模具有透光部、遮光部以及透过曝 光光线的一部分的半透光部，其特征在于
所述灰色调掩模的制造方法，对在透明基板上形成遮光膜的灰色调掩模板 施加第一次构图，在包含被构图的遮光膜的基板整个表面上形成半透光膜，形 成该半透光膜之后，通过实施第二次构图，对该半透光膜和该遮光膜分别进行 预定的构图，从而形成灰色调掩模，并且，相对于所述第一次构图时的描绘光
的所i^3i光膜的表面反射率与相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光 膜的表面反射率的差被调整为35%以下。 (结构3)
根据结构1或2记载的灰色调掩模的制造方法，其特征在于相对于所述
第一次构图时的描绘光的所 光膜的表面反射率与相对于所述第二次构图时
的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为20%以下。 (结构4)
根据结构1 3中任一个记载的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述
半透光膜将相对于使用所述灰色调掩模时适用的曝光光线的表面反射率调整为
10%以上。 (结构5)
根据结构1 4中任一个记载的灰色调掩模的帝U造方法，其特征在于-所述 半透光膜的相对于所述第二次构图时的描绘光的表面反射率被调整为45%以 下。
(结构6)
根据结构5记载的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述半透光膜的
相对于所述第二次构图时的描绘光的表面反射率被调整为30%以下。 (结构7)
根据结构1 6中任一个记载的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述
半透光膜和所舰光膜各自被构图时，相对于抗蚀齐鵬使用的描绘光都是预定波长在300nm 450nm范围内的光。 (结构8)
根据结构1 7中任一个记载的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述 遮光膜^1过组成不同的膜叠层而成的膜，或者是在膜厚方向上组成倾斜的膜。 (结构9)
根据结构卜8中任一个记载的灰色调掩模的制造方法，其特征在于戶;M
灰色调掩模是相对于含有365nm 436nm范围内的预定区域的曝光光线而使用的。
(结构10)
一种灰色调掩模，^il过在结构1 9中任一项记载的灰色调掩模的制造方 法所制造的。 (结构ll)
根据结构10记载的灰色调掩模，其特征在于相对于预定线宽的线宽偏差
在土035(jm以内。 (结构12)
根据结构11记载的灰色调掩模，其特征在于相对于预定线宽的线宽偏差 在土0.20ijm以内。 (结构13)
一种图案转印方法，具有使用M:结构1 9中任一个记载的制造方法得到 的灰色调掩模、或者使用结构10 12中任一个记载的灰色调掩，IM对被转印体 照射曝光光线的曝光工序，且在被转印体上形成含有残膜值不同的部分的预定 转印抗蚀剂图案。
禾拥根据本发明的灰色调掩模的制造方法，准备在透明 上依次具有半 透光膜和遮光膜的灰色调掩模板，对该灰色调掩模 行第一次构图，在包含 被构图的遮光膜和露出的半透光膜的基板旨表面上形成抗蚀剂膜之后， 进行第二次构图，对该半透光膜和该遮光膜分别进行预定构图，从而形成灰色 调掩模，并且相对于所述第一次构图时的描绘光的所 光膜的表面反射率与 相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为 35%以下。
此外，禾U用本发明的灰色调掩模的制造方法，对在透明鎌上形成了遮光膜的灰色调掩模lfcS行第一次构图，在包含被构图的遮光膜的基板整个表面上
形成半透光膜，形成该半透光膜之后，iiilii行第二次构图，对该半透光膜和
该遮光膜上别进行预定构图，从而形成灰色调掩模，并且相对于所述第一次构 图时的描绘光的所,光膜的表面反射率与相对于所述第二次构图时的描绘光
的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为35 。％以下。
由此，通过掩模制作时的第一和第二次构图提高了线宽精度，可以充分满
足严格的CD緣
此外，通过使用得到的灰色调掩模对被转印体进行图案转印，可以提供线 宽精度高的电子器件。


图1是用于说明4顿灰色调掩模的图案转印方法的咅腼图。
图2是表示根据本发明第一实施方式的灰色调掩模的制造工序的剖面图。
图3是表示根据本发明第二实施方式的灰色调掩模的制紅序的咅腼图。
图4是表示表面反射率和CD (线宽)的相关性的曲线。
图5是在本发明第二实施方式中所示的灰色调掩模的半透光膜的特性图。
下面基于

用于实施本发明的,方式。 [第一实施方式]
图2是表示根据本发明第一实施方式的灰色调掩模的制造工序的剖面图。 在第一实施方式中，制作包 光部、透光部和半透光部的TFTS^制^的 灰色调掩模。
第一实施方式中使用的灰色调掩模板，是在透明 24上依次形成例如包 含硅化钼的半透光膜26和例如以铬Cr为主成分的遮光膜25 ，并在其上涂敷抗 蚀剂而形成抗蚀剂膜27 (参照图2 (a))。作为遮鹏25的材质，除了由上述 Cr作主成分的材料以外，还可以列举Si、 W、 Al等。在第一实施方式中，遮光 部的MM率由上3iii光膜25和后述的半透光膜26的叠层决定，M^择各自 的膜材质和膜厚，总和上可将光学浓度设定为3.0以上。
首先，进行第一次的描绘。描绘时，通常虽然多数使用电子线或光(短波长的光)，但是在第一实施方式中使用激光(300 450nm范围内的预定波长光， 例如413nm、或355nm等)。作为上舰蚀剂，j顿正型光敏抗蚀剂。对遮光 膜25上的抗蚀剂膜27描绘预定的器件图案(在对，光部的区域上形成抗蚀 剂图案等图案)，M描绘后进行显影，形成与遮光部的区^^对应的抗蚀剂图 案27 (参照图2 (b))。
接着，将上繊蚀剂图案27作为蚀刻掩模，蚀刻遮光膜25,形成遮光膜图 案25，而使半透光部和透光部区域上的半透光膜26露出。在^顿由铬作为主成 分的遮光膜25的情况下，作为蚀刻手段，尽管可以使用^刻或湿蚀刻等，但 在第一实施方式中j顿湿蚀刻。除去残存的抗蚀剂图案(参照图2 (c))。
然后，在包含± 光膜图案25和露出的半透光膜26的 上的旨表 面上形成与所述相同的抗蚀剂膜，进行第二次描绘。在第二次描绘中，描绘预 定图案以在遮光部和半透光部上形成抗蚀剂图案。描绘之后，通皿行显影， 在与遮光部和半透光部对应的区域上形成抗蚀剂图案28 (参照图2 (d))。
接下来，将J^抗蚀剂图案28作为蚀刻掩模，对露出的透光部区域上的半 透光膜26进行蚀刻，形成透光部(参照图2 (e))。之后，除去残存的抗蚀剂图 案，从而完成在透明繊24上具有由半透光膜26和遮光膜25的层叠膜构成的 遮光部21、露出透明基板24的透光部22以及由半透光膜26构成的半透光部 23的灰色调掩模(参照图2 (f))。
4OT根据以上第一实施方式得到的、掩模图案的线宽CD精度良好形成的、 且图案转印时的杂散光的影响能得以降低的战灰色调掩模，通舰行如图1 所示对被转印体30的图案转印，就肖,在被转印体上形成高精度的转印图案(抗 蚀剂图案33)。
而且，图1和图2所示的遮光部21、透光部22和半透光部23的图案形状 只是代表性的一个例子，本发明不限于此。
如上所述，在第一实施方式中，^ffi在透明基阪24上依次具有半透光膜26 和遮光膜25的灰色调掩模板(也称灰色调掩模坯板)(图2 (a))。，灰色调 掩模板(图2 (a))中的半透光膜26具有相对于透明基板24的曝光光线的St 率的10 80%左右的翻率，雌为20 60。X的翻率。
作为，半透 26的材质，可以列^IMt合物、Mo化^tl、 Si、 W、 Al等。作为铬化合物，有氧化铬(OOx)、氮化铬(CrNx)、氮氧化铬(CiOxN)、氟化铬(CrFx)、以及其中含有碳和氢的化合物，作为Mo化合物，除了 MoSix 之外，还包括MoSi的氮化物、氧化物、氮氧化物、碳化物等。此外，形成的掩 模上的半透光部23的曝光光线iW率ail^择，半透光膜26的膜材质和膜 厚来设定。这里，图2 (c)中，为了蚀亥拌透划莫26上的遮光膜25，雌地， 半透光膜26和遮光膜25具有相对于蚀刻齐啲蚀刻选择性是有利的。因此，作 为半透光膜26的素材，i^Mo化合物，使用MoSk (,率50%)。
此外，遮光膜25的素材采用由Cr作主成分的材料。这里，遮光膜25 在膜厚方向上其组成是不同的。例如，可以适用在由金属铬构成的层上层叠氧 化铬(CrOx)，或者在由金属铬构成的层上层叠氮氧化铬(CiOxNy)，或者在由 氮化铬(CrNx)构成的层上层叠金属铬、氧化铬(QOx)等。这里，叠层可以 是具有明确的边界的叠层，或者可以包含没有明确边界的组成倾斜的层。3131 调整其组成和膜厚，可以斷氏相对于描绘光的表面反射率。相对于描绘光的遮 光膜25的表面反射率可以为10 15%左右。而且，作为这种遮光膜，可以适用 实施了相对于曝光光线的反射防止功能的公知的遮光膜。
在第一实施方式中，就上述半透光膜26而言，相对于描绘光的半透光膜26 的表面反射率Rf26 (%)与相对于描绘光的遮光膜25的表面反射率R^5 (%) 的差为35%以下(Rf25—Rf2^35X)。而且，这里适用的描绘光可以适用300 450nm的预定波长，可以使用适合于这个波长的光,蚀剂。
这里，相对于描绘光的半透光膜26的表面g率^^被调整为在面内为45 %以下，特别 调整为30%以下。
Mi^ra这种灰色调掩模板按照J^图2的工序制造灰色调掩模，掩tU: 的图案的CD 3131二次描绘后不^1^不均匀，可以在容许范围内。特别是在 包含微细图案的TFT沟道部制造用的掩模中，相对于描绘光的遮光膜25的表面
反射率Rf25和半透光膜26的表面反射率Rf26的差优选为20%以下(Rf25 — 1(^20%)。
由此，由于可以降低因相对于描绘光的膜的反射率不同而导致的CD变化 的影响，结果是，可以以所希望的值正确地再现掩模图案的CD，容易达到与图 案的微细化的要求对应的预定标准规格。此外，使用得到的灰色调掩模向被转 印体上进行图案转印时，可以降低因曝光光线的g产生的杂散光的影响。图3是表示根据第二实施方式的灰色调掩模的制紅序的咅腼图。即使在 第二实施方式中，也制作包 gt光部、透光部和半透光部的TFT^fe审隨用的
灰色调掩模。
使用的掩模板在透明基板24上形成例如由铬Cr作主成分的遮光膜25,在 其上涂敷抗蚀剂而形成抗蚀剂膜27 (参照图3 (a))。作为遮光膜25的材质， 除了由上述Cr作主成分的材料之外，还可列举Si、 W、 Al等。在第二实施方式 中，遮光部的邀才率由上 光膜25和后述的半透光膜的叠层来决定，iliii^ 择各自的膜材质和膜厚，总和上将光学浓度设定为3.0以上。
此外，在第二实施方式中，如以下说明的，在形成上3 光膜25的图案之 后，在包含该遮光膜图案的繊^tt面上形成半透光膜。
首先，进行第一次的描绘。作为上述 跻1」，使用正型光敏蚀亥跻i」。此外， 对抗蚀剂膜27描纟# 员定器件图案(形成与遮光部和透光部的区，应的抗蚀剂 图案等的图案)。
描绘后MiS行显影，形成对 光部和透光部的抗蚀剂图案27 (参照图 3 (b))。
接着，将上述抗蚀剂图案27作为蚀刻掩模，蚀刻遮光膜25，形《光膜图 案。在使用由铬作主成分的遮光膜25的情况下，作为蚀刻手段，尽管可以4顿 T^虫刻或湿蚀刻等，但在第二实施方式中使用湿 1」。
除去残存的抗蚀齐鹏案之后(参照图3 (c))，在透明繊24上的包含遮光 膜图案25的S^表面上形成半透光膜26 (参照图(3d))。半透光膜26具有相 对于透明繊24的曝光光线的娜率的10 80%左右的鄉率，更雌具有 20 60%的翻率。第二实施方式中采用包含由溅射成M^f形成的氧化铬的半 透光膜(曝光光线 [率40%)。
这里，与第一实施方式相同，上 光膜25可以适用实施了斷氐表面刻才 率的措施的膜。此外，调整战半透光膜26，使得相对于描绘光的半透光膜26
的表面反射率RK6 (%)与相对于描绘光的遮光膜25的表面反射率Rf25 (%)
的差为35%以下(Rf2s—Rf^35X)。此外，相对于描绘光的半透光膜26的表 面反射率被调整为在面内为45 q/。以下。
接着，在战灰色调掩模板的半透光膜26上形成与戶脱相同的抗蚀剂膜， 进行第二次描绘。在第二次描绘中，描绘预定图案，从而在遮光部和半透光部上形成抗蚀剂图案。描绘之后，通iiiS行显影，在与遮光部和半透光部对应的 区域上形成抗蚀剂图案28 (参照图3 (e))。此外，这里，作为描绘光，可以使
用与上述第一次描绘相同的描绘光。
此外，在本发明中，在上述第一次描绘和第二次描绘中使用波长不同的描
绘光的情况下，相对于第一次描绘时使用的描绘光的上 光膜25的表面反射 率和相对于第二次描绘时使用的描绘光的上述半透光膜26的表面反射率的差被 调整为35%以下即可。
接着，将上述抗蚀剂图案28作为蚀刻掩模，对露出的半透光膜26和遮光 膜25的层叠膜进行蚀刻而形成透光部。作为这种情况下的蚀刻手段，在第二实 施方式中4顿湿蚀刻。然后，除去残存的抗蚀剂图案，完成在透明S^及24上具 有由遮光膜25和半透光膜26的层叠膜构成的遮光部21 、露出透明基板24的透 光部22以及由半透光膜26构成的半透光部23的灰色调掩模(参照图2 (f))。
此外，在上述第一和第二实施方式中，在由本发明人所做的检査时，在通 常使用的光掩模中，相对于描绘光的表面反射率对线宽CD施力啲影响如下所 述。
图4中，示出了相对于表面础率的线宽CD的变化倾向。作为上述构图 时使用的描绘光，4顿300 450nm的激光，例如适用413nm波长。图4中使 用的是接近于这个波长的436nm波长。使用这个波长光时，条件是在表面反射
率的容许范围内，M表面劍寸率和线宽的M进行检验。
图4是表示作为描绘X^的光掩模板的表面反射率和与其相对的图案的CD
的关系的图。这里，尽管在由Cr构成的遮光膜上涂敷抗蚀剂，并通3±激光描绘 进行实验，但是也可以使用其它材料的膜。伴随着增加表面反射率，形成的图 案的CD有变粗倾向。若从图4进行换算，则可知在表面g率1 %的变化下， 线宽变化lOnm。
禾U用薄膜晶体管制翻的掩模，求得土035Mm的CD精度。因此，相对于 曝光光线的表面反射率的变化，M多次曝光工序，必须在±35%以内。对于 具有更严格的微细图案的TFT制翻的沟道部，求得± 0.20拜的CD精度，因 此表面g率的变化应该不皿土 20% 。
如果使用不满足这种割牛的灰色调掩模，在第一和第二次光刻工序中CD 将发生变化，第二次(相对于半透光膜上的抗蚀剂进行描绘)时，产生描绘能此外，在已有的双掩模中，由于由Cr构成的遮光膜的表面反射率为10 12 %左右，由于±^变化导致容许的最大颇率在45%以内，更严格的标准是在 30%以内。因此，即使是半透光膜，因其表面反射率的变化导致最大的表面反 射率必须在45%以内，更严格地讲，必须在30%以内。换言之，如果使用成为 这种调整后的半透光部的半透光膜，转印图案的精度应该满足市场要求。
上M光膜和半透光膜可以利用鹏t法等公知手段形成。
在本发明的灰色调掩模板中，形成满足上述表面反射率的膜，M"所成膜 的进一步进行检查、选择，可以只使用具有充分转印精度的光掩模板。相对于 描绘光的半透光膜的表面反射率设计成不鹏45%。而且，膜的表面鄉率的 下限iM相对于曝光光线为10%以上。在曝光机(掩tl^准器(7，一于))上 SA掩模时，为了检测它的存在和它的位置等，使用向膜的主表面所照射的光 的反射光。这样，使用半透，露出的部分，可以进行掩模的确认、位置确认。
为了使表面反射率在上述范围内，可以通过由半透光膜的组成弓胞的折射 率n以，厚进行设计。此外，由于半透光部的曝光光线的 率必须为10 80%，，在20 60%的范围内，考虑这些参数，可以利用公知的膜设计方法 进行设计。
此外，即使本发明的半透光膜其表面反射率多少有变化(但不超过上述变 化范围)， 不能鹏45%。因此，必须检查光掩模板。在检査表面娜率时， ^顿反射率测量器，在面内的多个部位，测量照射相当于描绘光的光时的表面 反射率，j顿确认满处述基准的光掩，鎌。
图5中示出了在第二实施方式中记载的，半透光部的曝光光线itlt率为40 %、相对于描绘光的表面反射率为21.4% (面内最大表面反射率小于45%)的
光掩模板的实施例。图5表示了通过m进行的成膜时间和M俄歇电子分光
法观懂的半透光膜的剖面乡賊(膜厚方向的组成)。作为半透光膜，f顿氧化铬。 这里，由于相对于描绘光的遮光部的反射率为13。％，相对于描绘光的遮光部和 半透光部的表面反射率的差小于10%,可以提供良好的CD稳定性。
4OTM以上实施方式得到的、掩模图案的CD精度良好地形成的、且图 案转印时的杂散光的影响能够得以斷氐的上述灰色调掩模，M31^行如图1所 示对被转印体30的图案转印，就肯,在被转印体上形成高精度的转印图案(抗蚀剂图案33)。
如上所述，本发明的灰色调掩模极有效ite用于薄膜晶体管(TFT)制造用 的光掩模。特别是，伴随着TFT的动作高速化、小型化，沟道部的线宽倾向于 更小，这种情况下，必须进行描绘图案的正确的转印。因此，本发明的效果得 以显著发现。
此外，本发明的灰色调掩模不仅具有一种半透光部，还包含具有多个曝光 光线透射率的多掩模的情况，此外，还包含用于制皿种掩模时使用的灰色调 掩模板。
权利要求
1、一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模使曝光光线对被转印体的照射量按照部位选择地降低，并对被转印体上的光敏抗蚀剂形成含有残膜值不同的部分的所希望的转印图案，且该灰色调掩模具有透光部、遮光部以及透过曝光光线的一部分的半透光部，所述灰色调掩模的制造方法，其特征在于准备在透明基板上依次具有半透光膜和遮光膜的灰色调掩模板，对该灰色调掩模板施加第一次构图，在包含被构图的遮光膜和露出的半透光膜的透明基板整个表面上形成抗蚀剂膜之后，通过实施第二次构图，对该半透光膜和该遮光膜分别进行预定的构图，从而形成灰色调掩模，相对于所述第一次构图时的描绘光的所述遮光膜的表面反射率与相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为35％以下。
2、 一种灰色调掩模的制造方法，所述灰色调掩模使曝光光线对被转印体的 照射量按照部位选^i也降低，并对被转印体上的光敏抗蚀剂形成含有残膜值不 同的部分的所希望的转印图案，且该灰色调掩模具有透光部、遮光部以^^iii曝光光线的一部分的半透光部，所 ^色调掩模的制造方法，其特征在于对在透明基板上形成有遮光膜的灰色调掩模板施加第一次构图，在包含被 构图的遮光膜的透明基板整个表面上形成半透光膜，形成该半透光膜之后，通 过实施第二次构图，对该半透光膜和该遮光膜分别进行预定的构图，从而形成 灰色调掩模，相对于所述第一次构图时的描绘光的所，光膜的表面反射率与相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为35%以 下。
3、 根据权利要求1或2所述的灰色调掩模的制造方法，其特征在于相对于所述第一次构图时的描绘光的所^光膜的表面反射率和相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差被调整为20%以下。
4、 根据权利要求1或2所述的灰色调掩模的制造方法，其特征在于戶腿半透光膜将相对于使用所述灰色调掩模时适用的曝光光线的表面反射率调整为10%以上。
5、 根据权利要求1或2所述的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述 半透光膜的相对于所述第二次构图时的描绘光的表面反射率被调整为45 o%以 下。
6、 根据权利要求5戶腐的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述半透 光膜的相对于所述第二次构图时的描绘光的表面反射率被调整为30%以下。
7、 根据权利要求1或2所述的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述 半透光膜和所M光膜各自被构图时，相对于抗蚀剂膜所使用的描绘光都是预定波长在300nm 450nm范围内的光。
8、 根据权利要求1或2所述的灰色调掩模的帝隨方法，其特征在于所述 遮光膜是ffl31组成不同的膜的层叠而成的膜，或者是在膜厚方向上组成倾斜的 膜。
9、 根据权利要求1或2所述的灰色调掩模的制造方法，其特征在于所述 灰色调掩模是对于含有365nm 436nm范围内的预定区域的曝光光线而使用 的。
10、 一种灰色调掩模，^M51t艮据权利要求1或2所述的灰色调掩模的制 造方法所制造的。
11、 根据权利要求10所述的灰色调掩模，其特征在于相对于预定线宽的 线宽偏差在土0.35Mm以内。
12、 根据权利要求ll所述的灰色调掩模，其特征在于相对于预定线宽的 线宽偏差在土0.20Mm以内。
13、 一种图案转印方法，具有^ffi权利要求1或2戶皿的审隨方法所得到 的灰色调掩模而对被转印体照射曝光光线的曝光工序，且在被转印体上形成含 有残膜值不同的部分的预定转印抗蚀剂图案。
14、 一种图案转印方法，具有使用权利要求11所述的灰色调掩模而对被转 印体照射曝光光线的曝光工序，并在被转印体上形成含有残膜值不同的部分的 预定转印抗蚀剂图案。
15、 一种图案转印方法，具有4顿权禾腰求12所述的灰色调掩丰就被转印 体照射曝光光线的曝光工序，并在被转印体上形成含有残膜值不同的部分的预 定转印抗蚀剂图案。
全文摘要
本发明提供一种灰色调掩模的制造方法、灰色调掩模及图案转印方法。其中，准备在透明基板上依次具有半透光膜和遮光膜的灰色调掩模板，对该灰色调掩模板施加第一次构图，在包含被构图的遮光膜和露出的半透光膜的透明基板整个表面上形成抗蚀剂膜之后，通过进行第二次构图，在该半透光膜和该遮光膜上分别进行预定构图，从而形成灰色调掩模。并且，相对于所述第一次构图时的描绘光的所述遮光膜的表面反射率和相对于所述第二次构图时的描绘光的所述半透光膜的表面反射率的差，被调整为35％以下。
文档编号G03F1/68GK101408725SQ200810178589
公开日2009年4月15日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月29日
发明者三井胜, 井村和久, 佐野道明 申请人:Hoya株式会社