相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法

相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法
【专利摘要】本发明提供一种可使用现有的图像显示装置制造用曝光装置，在透明基板等被加工材上，以高精度形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的给定抗蚀图案的相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法。未达到曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案形成用相移掩模具备：透明基板、对来自曝光装置的曝光的光赋予给定的相位差的相移部、以及邻接于相移部的非相移部，相移部及非相移部当中的至少任一者为未达到曝光装置分辨率极限的尺寸，且相移部的尺寸与非相移部的尺寸不同，透明基板上的包含相移部及非相移部在内的图案区域的大小是一边为300mm以上，至少在图案区域内不含未达到曝光装置分辨率极限的尺寸的遮光部。
【专利说明】相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种用于在被加工材上形成给定的抗蚀图案的相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示器一般具有如下构造:将具有用于驱动像素电极的开关有源元件(薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor))的TFT基板、与包含具有给定的开口部的黑色矩阵及形成于该开口部上的着色层的彩色滤光片基板对向配置，密封周围，在其间隙封入及填充有液晶材料。
[0003]在该液晶显示器中，TFT基板上的TFT等可通过如下操作而形成:在形成有包含这些(栅极电极、源极电极、漏极电极等)构成材料的薄膜的透明基板上的该薄膜上，形成具有给定的图案的光致抗蚀膜，以经图案化的光致抗蚀膜作为掩模而进行蚀刻。彩色滤光片基板上的黑色矩阵等也可以相同方式形成。
[0004]另外，有机电致发光(EL,Electro Luminescence)显示器具有如下构造:在透明基板上依次层叠阴极电极、有机EL膜、阳极电极，并从它们之上通过密封膜等而密封；或者具有如下的构造:在TFT基板上依次层叠有机EL膜、公共电极，并从它们之上通过密封膜等而密封。
[0005]在这些有机EL显示器中，也与液晶显示器同样地，阴极电极、阳极电极、TFT等可通过如下操作而形成:在形成有包含这些构成材料的薄膜的透明基板上的该薄膜上，形成具有给定的图案的光致抗蚀膜，将经图案化的光致抗蚀膜作为掩模而进行蚀刻。
[0006]在制造这些液晶显示器、有机EL显示器等图像显示装置的过程中，作为在透明基板上形成给定的抗蚀图案的方法，一般使用光刻法，其是使用具有包含给定的图案形状的金属铬等的遮光部的光掩模(二元掩模)对该光致抗蚀膜进行曝光及显影。而且，具有这些电极、TFT等的透明基板为了有助于谋求量产化及降低成本，大多是使用大面积的透明基板(例如，330mmX450mm以上的透明基板)通过多面贴合而生产，故而即便作为当在透明基板上形成给定的抗蚀图案时使用的曝光装置，也通常使用具备可统一或分割成多次对大面积的透明基板进行曝光的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置。
[0007]通过如上所述的光刻法而形成的抗蚀图案的尺寸(例如，若为线与间隙状的抗蚀图案，则是线图案或间隙图案的短边方向的宽度；即线宽)取决于曝光装置分辨率极限，作为图像显示装置制造用曝光装置，一般使用分辨率极限为3 μ m左右的。若为现有的图像显示装置分辨率，则只要可进行曝光装置分辨率极限以上的图案化便不会产生问题，但近年来，不断期望使像素数增大、具有更高分辨率的图像显示装置的开发，从而呈低于现有的图像显示装置制造用曝光装置分辨率极限的尺寸的图案化的必要性不断高涨。
[0008]在这样的现状下，进行如下尝试:将在大规模集成电路(LSI，Large ScaleIntegrat1n)等半导体装置的制造过程中用于呈极小的尺寸的图案化的相移掩模作为图像显示装置的制造过程中的光掩模使用。例如，提出有一种光掩模，其在透明基板上具有透光部(曝光的光透过率为100% )及半透光部(曝光的光透过率为20?60% )，透光部及半透光部当中的至少一者具有未达到3 μ m的尺寸部分(参照专利文献I)。
[0009][先前技术文献]
[0010][专利文献]
[0011][专利文献I]日本专利特开2009-42753号公报
【发明内容】

[0012](发明要解决的问题)
[0013]然而，使用上述专利文献I的光掩模，通过利用现有的图像显示装置制造用曝光装置进行曝光及显影，尽管可使所形成的抗蚀图案的尺寸未达到图像显示装置制造用曝光装置分辨率极限，但存在所形成的抗蚀图案的厚度(线图案的高度)变薄，从而使经图案化的光致抗蚀膜难以发挥作为其后的蚀刻步骤中的蚀刻掩模的作用的问题。
[0014]另外，通过抗蚀图案的厚度变薄，所形成的抗蚀图案的侧壁部的角度(若为线与间隙状的抗蚀图案，则为基板面的垂直方向上的线图案侧壁部的竖立角度)会变小。该角度变小意味着基板上的面内的抗蚀图案的厚度(纵横比)的不均变大。其结果，存在其后的蚀刻步骤中的高精度的蚀刻变得困难的问题。
[0015]通过使用现有的图像显示装置制造用曝光装置的等倍投影曝光所得的光是平行光分量较少的光，故而光掩模的透光部的透过光向半透光部的正下方迂回，从而也照射至该半透过部的正下方的光致抗蚀膜上。由此，会产生如上所述的问题。
[0016]另一方面，若为具备LSI等半导体装置制造用的缩小投影曝光光学系统的曝光装置，则可通过平行光分量较多的光进行曝光，故而通过使用该半导体装置制造用曝光装置，可抑制透过光掩模(相移掩模)的透光部的光向半透光部的正下方迂回的情况。
[0017]然而，由于半导体装置制造用曝光装置的曝光面积极小，故而若为了在用于图像显示装置的大面积的基板上形成抗蚀图案而使用半导体装置制造用曝光装置，则会产生图像显示装置制造的处理量下降的问题。
[0018]鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种可使用现有的图像显示装置制造用曝光装置，在透明基板等被加工材上，以高精度形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的给定抗蚀图案的相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法。
[0019](解决问题的技术手段)
[0020]为了解决上述课题，本发明提供一种相移掩模，用于通过来自曝光装置的曝光的光从而将未达到该曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上，其特征在于，具备:透明基板；凹状或凸状的相移部，其设置于上述透明基板上，对来自上述曝光装置的曝光的光赋予给定的相位差；以及非相移部，其邻接于上述相移部，上述相移部及上述非相移部当中的至少任一者为未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸，且上述相移部的尺寸与上述非相移部的尺寸不同，上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小的任一者发挥不使上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能，另一者发挥使上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能，上述透明基板上的包含上述相移部及上述非相移部在内的图案区域的大小是一边为300mm以上，至少在上述图案区域内，未设置未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸的、以遮光膜构成的遮光部(发明I)。[0021 ] 此外，在本发明中，所谓“透明”是指波长350?450nm的光线的透过率为85 %以上，优选为90%以上，尤佳为95%以上。另外，在本发明中，所谓“不使光致抗蚀膜曝光”是指不使位于相移掩模(相移部或非相移部)的透过光的光路上的光致抗蚀剂感光，且设定不仅包括光不照射至位于该透过光的光路上的光致抗蚀膜的情况，也包括不会令该光致抗蚀剂感光的程度的强度(低强度)的光照射至该光致抗蚀膜上的情况。
[0022]在上述发明(发明I)中，上述相移部的尺寸与上述非相移部的尺寸之比优选为1: 1.5 ?1: 5.6 或 1.5:1 ?5.6: 1(发明 2)。
[0023]在上述发明(发明1、2)中，上述相移部的尺寸与邻接于该相移部的上述非相移部的尺寸的合计值优选为上述曝光装置分辨率极限以上(发明3)。
[0024]在上述发明(发明I)中，上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小的暗区域的尺寸为0.6 μ m?2.75 μ m的范围内，就上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较大的明区域的尺寸与上述暗区域的尺寸之比而言，在将上述暗区域的尺寸设为I的情况下，上述明区域的尺寸优选为1.5以上(发明4)。
[0025]在上述发明(发明I?4)中，也可在上述图案区域内，具有上述曝光装置分辨率极限以上的尺寸的、以遮光膜构成的遮光部(发明5)。
[0026]在上述发明(发明I?5)中，既可为上述凹状的相移部是设置于上述透明基板上的刻蚀部(发明6)，也可为上述凸状的相移部是以设置于上述透明基板上的透光膜构成(发明7) ο
[0027]另外，本发明提供一种抗蚀图案形成方法，是将具有未达到曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上的方法，其特征在于包含如下步骤:使用上述曝光装置，通过上述发明(发明I?7)的相移掩模，曝光设置于上述被加工材上的光致抗蚀膜的步骤；以及通过使经曝光的上述光致抗蚀膜显影，从而在上述被加工材上形成给定的抗蚀图案的步骤(发明8)。
[0028](发明效果)
[0029]根据本发明，可提供一种能够使用现有的图像显示装置制造用曝光装置，在透明基板等被加工材上，以高精度形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的给定图案的相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1是表示本发明的第I实施方式的相移掩模的概略构成的部分切断端面图。
[0031]图2是表不本发明的第I实施方式的相移掩模的透过光的光强度的图表。
[0032]图3是表示本发明的第I实施方式的相移掩模的概略构成的部分俯视图。
[0033]图4的(a)至(e)是表示本发明的第I实施方式的相移掩模的制造步骤的流程图。
[0034]图5的(a)至(C)是表示使用本发明的第I实施方式的相移掩模的图案形成方法的流程图。
[0035]图6是表示本发明的第I及第2实施方式的相移掩模的具体构成例的部分俯视图。
[0036]图7是表示本发明的第2实施方式的相移掩模的概略构成的部分切断端面图。
[0037]图8是表不本发明的第2实施方式的相移掩模的透过光的光强度的图表。[0038]图9是表不本发明的第2实施方式的相移掩模的概略构成的部分俯视图。
[0039]图10的(a)至(e)是表示本发明的第2实施方式的相移掩模的制造步骤(方法
1)的流程图。
[0040]图11的(a)至(f)是表示本发明的第2实施方式的相移掩模的制造步骤(方法
2)的流程图。
[0041]图12的(a)至(C)是表示使用本发明的第2实施方式的相移掩模的图案形成方法的流程图。
[0042]图13是对试验例6中的相移掩模的暗区域及明区域进行说明的图。
[0043]图14是对试验例7中的相移掩模的暗区域及明区域进行说明的图。
【具体实施方式】
[0044]以下，对本发明的相移掩模及使用该相移掩模的抗蚀图案形成方法进行说明。
[0045]另外，本发明的相移掩模具有2个形态。以下，对各形态进行说明。
[0046]1.第I形态
[0047]本发明的第I形态的相移掩模是用于通过来自曝光装置的曝光的光从而将未达到该曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上的相移掩模，其特征在于:具备:透明基板；凹状或凸状的相移部，其设置于上述透明基板上，对来自上述曝光装置的曝光的光赋予给定的相位差；及非相移部，其邻接于上述相移部；上述相移部及上述非相移部当中的至少任一者为未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸，且上述相移部的尺寸与上述非相移部的尺寸不同；上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小的任一者发挥不使上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能，另一者发挥使上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能；上述透明基板上的包含上述相移部及上述非相移部的图案区域的大小是一边为300mm以上；至少在上述图案区域内，未设置未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸的、由遮光膜构成的遮光部。
[0048]此处，所谓“相移部对来自曝光装置的曝光的光赋予所期望的相位差”具体而言是指“相移部使透过上述相移部的曝光的光的相位相对于透过上述非相移部的曝光的光的相位反转”。此外，关于“相移部使透过上述相移部的曝光的光的相位相对于透过上述非相移部的曝光的光的相位反转”的情况，将在下述“2.第2形态”的项中进行说明。
[0049]根据第I形态，通过使相移部的尺寸及非相移部的尺寸为上述关系，可形成一种相移掩模，其可使用现有的图像显示装置制造用曝光装置，在透明基板等被加工材上，以高精度形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的给定图案。
[0050]另外，在第I形态的相移掩模中，与上述包含透过部及半透过部的现有的相移掩模相比，可以较良好的精度形成抗蚀图案。关于其理由将于下述“2.第2形态”的项中进行说明。
[0051]第I形态的相移掩模具有2个实施方式。以下，一面参照附图，一面对第I形态的相移掩模的各实施方式进行说明。
[0052]<第I实施方式>
[0053][相移掩模]
[0054]图1是表示第I实施方式的相移掩模的概略构成的部分切断端面图，图2是表示第I实施方式的相移掩模的透过光的光强度的图表，图3是表7]^第I实施方式的相移掩模的概略构成的部分俯视图。
[0055]如图1所示，第I实施方式的相移掩模IA具备:透明基板2A、设置于透明基板2A上的多个相移部3A、以及以邻接于各相移部3A的方式设置的多个非相移部4A ;且在制造液晶显示装置、有机EL显示装置等图像显示装置的过程中，用于通过使用具备该图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置的曝光的光将未达到该曝光装置分辨率极限(优选为未达到3 μ m，优选为L 5 μ m以上且未达到3 μ m，尤佳为L 5~2 μ m)的设计尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上。
[0056]作为透明基板2A,并不特别限定,例如可使用:无碱玻璃、石英玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃、合成石英板等不具可挠性的透明的硬质材料等。
[0057]透明基板2A的大小可通过用于使用第I实施方式的相移掩模IA所欲制造的图像显示装置中的基板(TFT基板、彩色滤光片基板等)的大小、或具备用于该图像显示装置的制造中的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置的曝光方式(统一曝光方式或分割曝光方式)等而适当设定，例如，可设定为330mmX 450mm~1600mmX 1800mm左右。
[0058]另外，透明基板2A的厚度并不特别限定，但由于在曝光时必需不会使其弯曲地保持相移掩模1A，故而可通过透明基板2A的大小而适当设定，例如，可在5mm~20mm的范围内进行设定。
[0059]相移部3A设置于透明基板2A上，是作为刻蚀成给定的深度d的刻蚀部而构成。而且，邻接于多个相移部3 A的非刻蚀部成为非相移部4A。
[0060]在第I实施方式的相移掩模IA中，相移部3A的尺寸X与非相移部4A的尺寸Y不同。若两者的尺寸x、Y相同，则即便使来自曝光装置的曝光量增大也无法解像，从而无法形成抗蚀图案。
[0061]另外，在第I实施方式中，相移部3Α的尺寸X及非相移部4Α的尺寸Y当中的至少任一者未达到具备现有所使用的图像显示装置制造用的等倍投影曝光光学系统的曝光装置分辨率极限(优选为未达到3 μ m,更佳为1.5 μ m以上且未达到3 μ m,尤佳为1.5~2μπι)。由此，可形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案。
[0062]第I实施方式中的相移部3Α具有小于非相移部4Α的尺寸Y的尺寸X。通过形成这样的构成，使第I实施方式中的相移部3Α用于将以使用现有的二元掩模等的光刻技术难以形成的微细的抗蚀图案形成在位于透过该相移部3Α的光(透过光)的光路上的被加工材(基板等)上，从而发挥相当于现有的二元掩模等的遮光部的作用。
[0063]相移部3Α的尺寸X可根据所欲形成的抗蚀图案的设计尺寸或来自曝光装置的曝光量等而适当设定，优选为未达到3 μ m,尤佳为1.0~2.5 μ m。对透过相移部3A的光赋予与透过非相移部4A的光相差大约180度的相位差，故而相移部3A的透过光与邻接于相移部3A的非相移部4A的透过光相互干扰。而且，通过使相移部3A的尺寸X未达到上述曝光装置分辨率极限且小于非相移部4A的尺寸Y，可使相移掩模IA的透过光当中、照射至位于相移部3A的透过光的光路上的光致抗蚀膜上的光(照射光)的强度下降至不会令该光致抗蚀剂感光的程度(参照图2)。其结果，可形成具有未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸的抗蚀图案。
[0064]另一方面，若相移部3A的尺寸X为上述曝光装置分辨率极限以上的尺寸，即相移部3A的尺寸X与非相移部4A的尺寸Y均为上述曝光装置分辨率极限以上的尺寸，则相移部3A的透过光通过非相移部4A的透过光的迂回而有效地避免受到干扰，从而无法使射向位于相移部3A的透过光的光路上的光致抗蚀膜的照射光的强度下降至不会令该光致抗蚀剂感光的程度。其结果，会在相移部3A的透过光的光路上，形成并不期望的抗蚀图案。
[0065]S卩，在使用第I实施方式的相移掩模IA所欲形成的抗蚀图案当中、只要为现有的二元掩模(具有由金属铬等构成的遮光部及开口部的光掩模)便根据遮光部而形成的抗蚀图案(例如，在通过正型光致抗蚀剂而欲形成线与间隙状的抗蚀图案的情况下为线图案，在通过负型光致抗蚀剂而欲形成的情况下为间隙图案)的设计尺寸未达到所使用的图像显示装置用曝光装置分辨率极限的情况下，在第I实施方式的相移掩模IA中，具备用于形成该抗蚀图案的相移部3A。另一方面，若该抗蚀图案的设计尺寸为上述曝光装置分辨率极限以上，则在第I实施方式的相移掩模IA中，具备用于形成该抗蚀图案的、由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5A。
[0066]此外，邻接于相移部3A而设置的非相移部4A的尺寸Y是根据所欲形成的抗蚀图案的设计尺寸而适当设定的，只要大于相移部3A的尺寸X，则既可为未达到上述曝光装置分辨率极限，也可为分辨率极限以上。
[0067]若具体地对相移部3A的尺寸X与非相移部4A的尺寸Y的关系进行说明，则两者的尺寸X、Y之比(X: Y)优选为1: 1.5?1: 5.6，更佳为1: 1.8?1: 4，尤佳为
1: 1.8?1: 3。通过使相移部3A及非相移部4A的尺寸X、Y之比为上述范围，而如自下述实施例所明确那样，可使所形成的抗蚀图案的侧壁角度Θ (参照图5)良好(该侧壁角度Θ会根据光致抗蚀剂的种类等而变动，优选为60?90度，尤佳为70?90度)，并且可以较低的曝光量形成设计尺寸上如实的抗蚀图案。
[0068]在第I实施方式中，一个相移部3Α的尺寸X与邻接于该相移部3Α的一个非相移部4Α的尺寸Y的合计(Χ+Υ)优选为上述曝光装置分辨率极限以上。若该合计(Χ+Υ)未达到上述曝光装置分辨率极限，则有具有良好的侧壁角度Θ (参照图5)的抗蚀图案的形成变得困难的可能。
[0069]作为具体的上述合计(Χ+Υ)，是通过相移掩模以及所使用的曝光装置分辨率极限而适当决定的，并不特别限定，但优选为3 μ m以上，更佳为3.5 μ m以上。
[0070]另外，作为上述合计(X+Y)的上限值，是根据相移掩模的用途等而适当选择的，并不特别限定。作为上述合计(X+Y)的上限值，例如，优选为17.9μπι以下，更佳为4.5μπι以下。
[0071]在第I实施方式中，上述合计(Χ+Υ)尤佳为4μπι左右。
[0072]其原因在于:通过上述合计(Χ+Υ)为上述范围内，可良好地进行用于获得所期望的抗蚀图案的相移部及非相移部的设计。
[0073]另外，在第I实施方式中，在上述合计(Χ+Υ)为上述范围内的情况下，优选为将相移部3Α的尺寸X与非相移部4Α的尺寸Y之比(X: Y)设定为上述数值范围。其原因在于:可使所形成的抗蚀图案的侧壁角度更加良好，从而可以较低的曝光量优选地形成设计尺寸上如实的抗蚀图案。
[0074]若列举具体例而更详细地进行说明，则在使用分辨率极限为3μπι的曝光装置而欲形成线图案及间隙图案的设计尺寸分别为2μπι的线与间隙状的抗蚀图案的情况下，可将相移部3A的尺寸X优选设定于0.6?1.6μηι的范围内、更佳设定于0.8?1.4μηι的范围内、尤佳设定于I?1.4μπι的范围内，可将非相移部4Α的尺寸Y优选设定于2.4?
3.4 μ m的范围内、更佳设定于2.6?3.2 μ m的范围内、尤佳设定于2.6?3μηι的范围内。
[0075]相移部3Α的刻蚀深度d只要设定为可对相移部3A的透过光赋予给定的相位差(170?190度(大约180度)的相位差)的程度即可，且可根据透明基板2A的厚度、曝光的光的波长、构成透明基板2A的材料的折射率等而适当设定。
[0076]在第I实施方式的相移掩模IA中，相移部3A及非相移部4A设置于透明基板2A上的图案区域6A(参照图3)内。该图案区域6A是根据使用第I实施方式的相移掩模IA在被加工材上所欲形成的抗蚀图案而设定于透明基板2A上的至少一个区域，无论上述曝光装置的曝光方式如何，至少在一个图案区域6A内的整个面上，通过I次曝光而照射光。
[0077]如图3所示，在第I实施方式的相移掩模IA中，在透明基板2A上设定有多个图案区域6A，也可仅设定有一个图案区域6A。此外，在图3中，省略图案区域6A内的相移部3A、非相移部4A及遮光部5A的图不。
[0078]图案区域6A的大小可根据使用第I实施方式的相移掩模IA所欲制造的图像显示装置的大小(画面尺寸)、所使用的曝光装置的曝光方式或一次可曝光的面积等而适当设定，且作为短边(一边)为300mm以上的大致长方形状(或大致正方形状)区域而设定。
[0079]另外，在一个图案区域6A内，既可形成有用于形成用于一个图像显示装置中的构成的图案，也可形成有用于形成用于多个图像显示装置中的构成的图案。
[0080]此外，在第I实施方式中，在图案区域6A内，除了相移部3A及非相移部4A以外，还设置有具有上述曝光装置分辨率极限以上的尺寸、包含由金属铬等构成的遮光膜的遮光部5A，但未设置具有未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸、包含由金属铬等构成的遮光膜的遮光部。即，第I实施方式的相移掩模IA被称为所谓的无铬相移掩模。若该图案区域6A内的遮光部5A的尺寸未达到曝光装置分辨率极限，则邻接于该遮光部5A的相移部3A或非相移部4A的透过光会向该遮光部5A的下方迂回，而无法发挥遮光功能。
[0081]通过使用第I实施方式的相移掩模1A，可使通过来自上述曝光装置的曝光的光而形成的抗蚀图案的侧壁角度Θ (参照图5)良好(该侧壁角度Θ会根据光致抗蚀剂的种类等而变动，例如，优选为60?90度，尤佳为70?90度)。此情况意味着可降低通过通过第I实施方式的相移掩模IA的曝光而形成的抗蚀图案的厚度(纵横比)的抗蚀图案形成面内的不均。从而，根据第I实施方式的相移掩模1A，即便使用现有的图像显示装置用的大型曝光装置，也可形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸且抗蚀图案形成面内的尺寸误差较小的抗蚀图案。
[0082]在第I实施方式的相移掩模中，相移部及非相移部当中尺寸较小的任一者具有不使被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能，另一者具有使被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能。因此，在第I实施方式的相移掩模中，为了获得所期望的抗蚀图案，必需调整相移部及非相移部当中尺寸较小的暗区域的尺寸、以及相移部及非相移部当中尺寸较大的明区域的尺寸。
[0083]在第I实施方式的相移掩模中，上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小的暗区域的尺寸为0.6 μ m?2.75 μ m的范围内，就上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较大的明区域的尺寸与上述暗区域的尺寸之比而言，在将上述暗区域的尺寸设为I的情况下，上述明区域的尺寸优选为1.5以上。
[0084]此外，关于暗区域及明区域的详情，可与下述“2.第2形态”的项中所说明的内容相同，故而省略此处的说明。
[0085][相移掩模的制造方法]
[0086]具有如上所述的构成的相移掩模IA可以下述方式制造。图4是表示制造第I实施方式的相移掩模IA的步骤的流程图。
[0087]首先，如图4(a)所示，准备给定的大小的透明基板2A，将具有现有的图像显示装置用曝光装置分辨率极限(例如，3μπι)以上的尺寸、由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5Α形成于该透明基板2Α上的图案区域6Α(参照图3)内。
[0088]其次，如图4(b)所示，以覆盖透明基板2Α(图案区域6Α)及其上的遮光部5Α的方式，而形成抗蚀剂层7Α，如图4(c)所示，使用激光描画装置、电子束描画装置等对该抗蚀剂层7Α进行描画，而形成所期望的图案。此时，以至少相移部3Α的尺寸X未达到在经由第I实施方式的相移掩模IA的曝光中使用的图像显示装置用曝光装置分辨率极限且小于非相移部4Α的尺寸Y的方式，优选以相移部3Α及非相移部4Α的尺寸Χ、Υ之比处于给定的范围(1: 1.5?1: 5.6)的方式对抗蚀剂层7Α进行描画。
[0089]然后，如图4(d)所示，将具有给定的图案的抗蚀剂层7Α作为蚀刻掩模，而进行透明基板2Α的蚀刻处理。该蚀刻处理既可为使用氢氟酸等蚀刻液的湿式蚀刻处理，也可为使用氟系气体等的反应性离子蚀刻等干式蚀刻处理。由此，形成包含给定的深度d的刻蚀部的相移部3A。
[0090]最后，如图4 (e)所示，可通过将残存于透明基板2A上的抗蚀剂层7A去除，而制造第I实施方式的相移掩模1A。
[0091][抗蚀图案形成方法]
[0092]其次，对使用上述第I实施方式的相移掩模IA形成抗蚀图案的方法进行说明。图5是表示第I实施方式中的抗蚀图案形成方法的流程图。
[0093]首先，准备第I实施方式的相移掩模1A，以使作为抗蚀图案形成对象的被加工材(基板)IlA上的光致抗蚀膜12A(在第I实施方式中为正型光致抗蚀膜)与形成有相移掩模IA的相移部3A等的面隔开给定的间隔而对向的方式配设相移掩模1A(参照图5(a))。
[0094]作为抗蚀图案形成对象的基板IlA可根据用途等而适当选择，例如，若为用作液晶显示装置用的TFT基板、彩色滤光片基板、有机EL显示装置用的TFT基板等的基板，则作为该基板IIA，可使用玻璃基板、塑料基板、合成树脂膜等。
[0095]其次，将来自图像显示装置用曝光装置(未图示)的光经由第I实施方式的相移掩模IA照射至基板IlA上的光致抗蚀膜12A上，使该光致抗蚀膜12A感光(参照图5 (b))。此时,第I实施方式的相移掩模IA的相移部3A的透过光与非相移部4A的透过光相互干扰，由此射向位于相移部3A的透过光的光路上的光致抗蚀膜12A的照射光的强度下降至不会令该位置的光致抗蚀膜12A感光的程度的强度。因此，基板IlA上的光致抗蚀膜12A当中、位于相移部3A的透过光的光路上的光致抗蚀膜12A不感光，仅位于非相移部4A的透过光的光路上的光致抗蚀膜12A感光。
[0096]继而，使用给定的显影液，使经过曝光的光致抗蚀膜12A显影，从而将仅去除位于非相移部4A的透过光的光路上的光致抗蚀膜12A而得到的抗蚀图案13A形成于该基板IlA上(参照图5(c))。
[0097]根据上述第I实施方式中的抗蚀图案形成方法，第I实施方式的相移掩模IA的相移部3A的尺寸X至少为未达到曝光装置分辨率极限的尺寸且小于非相移部4A的尺寸Y，由此可设计尺寸上如实地至少形成与相移部3A相应的具有未达到曝光装置分辨率极限的尺寸的抗蚀图案。
[0098]另外，根据第I实施方式中的抗蚀图案形成方法，可形成具有良好的侧壁角度Θ (会根据光致抗蚀剂的种类等而变动，优选为60?90度，尤佳为70?90度)的抗蚀图案13A。从而，可形成面内的尺寸误差较小的抗蚀图案。
[0099]此外，在第I实施方式中，抗蚀图案13A的侧壁角度Θ是来自基板IlA侧于抗蚀图案13A的高度(厚度)的10%的位置13Ad_与抗蚀图案13A的高度(厚度)的90%的位置13AUP之间的任意的多处(例如30处)，测量抗蚀图案13A的侧壁相对于基板IlA的抗蚀图案形成面的角度，利用最小二乘法作为平均值而求出。该抗蚀图案13A的侧壁的角度例如可基于扫描式电子显微镜(SEM, scanning electron microscope)图像求出抗蚀图案13A的侧壁的任意处的坐标值，再基于该坐标值而算出。
[0100]如此，根据第I实施方式中的抗蚀图案形成方法，可形成侧壁角度Θ良好的抗蚀图案13A，故而可抑制形成于基板IlA上的抗蚀图案13A的厚度(纵横比)的不均，其结果，作为后续步骤，在将该抗蚀图案13A作为蚀刻掩模而使用的蚀刻步骤中，可取得能够进行高精度的蚀刻的效果。
[0101]例如，作为可为了将用于形成包含氧化铟锡(ΙΤ0，Indium Tin Oxides)的透明电极的抗蚀图案形成于玻璃基板上而使用的相移掩模的一例，可列举具有如图6所示的图案构成的相移部3A、非相移部4A及遮光部5A设置于一个图案区域6A内的相移掩模1A。
[0102]使用具备图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置，经由图6所示的相移掩模1A，对设置于玻璃基板上的ITO膜上的正型光致抗蚀膜进行曝光及显影，由此可在ITO膜上形成与相移部3A相应的抗蚀图案(线图案)及与遮光部5A相应的抗蚀图案。而且，通过对形成有该抗蚀图案的玻璃基板实施蚀刻步骤，可在玻璃基板上，以高精度形成具有未达到图像显示装置用大型曝光装置分辨率极限的尺寸的透明电极。
[0103]此外，第I实施方式的相移掩模IA除了形成包含ITO的透明电极的用途以外，也可应用于必需使用具备可大面积曝光的图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置在大面积的基板上形成未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的抗蚀图案的用途上。作为此种用途，例如可列举:液晶显示器等的TFT基板上的栅极电极、源极电极、漏极电极、接触孔等的形成；彩色滤光片基板上的黑色矩阵、将着色构件层叠成多层而构成的层叠柱(层置间隔件)等的形成等。
[0104]作为在使用第I实施方式的相移掩模的抗蚀图案形成方法中使用的曝光的光，可与在具备一般的图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置中所使用的相同，并不特别限定，优选为g射线、h射线、i射线的混合波长光。其理由在于:通过使用混合波长光，可增加照射至光致抗蚀膜上的曝光量，可缩短抗蚀图案的形成的工站时间。另夕卜，其理由在于:通过经由第I实施方式的相移掩模将混合波长光照射至光致抗蚀膜上，与经由上述具有透过部及半透过部的现有的相移掩模的情形相比，可获得具有给定的厚度及间隔壁角度的抗蚀图案。[0105]〈第2实施方式〉
[0106][相移掩模]
[0107]一面参照附图，一面对第2实施方式的相移掩模进行说明。
[0108]图7是表不第2实施方式的相移掩模的概略构成的部分切断端面图，图8是表不第2实施方式的相移掩模的透过光的光强度的图表，图9是表7]^第2实施方式的相移掩模的概略构成的部分俯视图。
[0109]如图7所示，第2实施方式的相移掩模IB具备:透明基板2B、设置于透明基板2B上的多个相移部3B、及以邻接于各相移部3B的方式设置的多个非相移部4B ;且与第I实施方式的相移掩模IA同样地，其在制造液晶显示装置、有机EL显示装置等图像显示装置的过程中，用于通过使用具备该图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置的曝光的光将未达到该曝光装置分辨率极限(优选为未达到3 μ m,更佳为1.5 μ m以上且未达到3 μ m，尤佳为1.5~2μπι)的尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上。
[0110]作为透明基板2Β，并不特别限定，可使用与第I实施方式的相移掩模IA的透明基板2Α相同的基板。
[0111]相移部3Β设置于透明基板2Β上，作为形成于透明基板2Β上的给定的厚度t的透明膜而构成。而且，邻接于多个相移部3B的透明膜未形成部(透明基板2B的露出部)成为非相移部4B。
[0112]构成相移部3B的透明膜是由波长365nm的光的透过率为80%以上、优选为85%以上、尤佳为90%以上的透明材料构成。作为该透明材料，例如可列举:Si0、IT0、氟系树脂等。[0113]相移部3B的尺寸X及非相移部4B的尺寸Y可以与第I实施方式的相移掩模IA的相移部3A的尺寸X及非相移部4A的尺寸Y相同的方式设定。
[0114]相移部3B的厚度t只要设定为可对相移部3B的透过光赋予给定的相位差(170~190度(大约180度)的相位差)的程度即可，且可根据透明基板2B的厚度、曝光的光的波长、构成透明基板2B的材料的折射率等而适当设定。
[0115]在使用第2实施方式的相移掩模IB所欲形成的抗蚀图案的中、只要为现有的二元掩模(具有由金属铬等构成的遮光部及开口部的光掩模)便根据遮光部而形成的抗蚀图案(例如，在通过正型光致抗蚀剂而欲形成线与间隙状的抗蚀图案的情况下为线图案，在通过负型光致抗蚀剂而欲形成的情况下为间隙图案)的设计尺寸未达到所使用的图像显示装置用曝光装置分辨率极限的情况下，在第2实施方式的相移掩模IB中，包括用于形成该抗蚀图案的相移部3B。另一方面，若该抗蚀图案的设计尺寸为上述曝光装置分辨率极限以上，则在第2实施方式的相移掩模IB中，包括用于形成该抗蚀图案的由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5B。
[0116]在第2实施方式的相移掩模IB中，相移部3B及非相移部4B设置于透明基板2B上的图案区域6B(参照图9)内。该图案区域6B根据使用第2实施方式的相移掩模IB在被加工材上所欲形成的抗蚀图案而设定于透明基板2B上的至少一个区域，无论上述曝光装置的曝光方式如何，至少在一个图案区域6B内的整个面上，通过一次曝光而照射光。
[0117]如图9所示，在第2实施方式的相移掩模IB中，在透明基板2B上设定有多个图案区域6B，也可仅设定有一个图案区域6B。此外，在图9所示的相移掩模IB中，省略图案区域6B内的相移部3B、非相移部4B及遮光部5B的图示。
[0118]图案区域6B的大小可根据使用第2实施方式的相移掩模IB所欲制造的图像显示装置的大小(画面尺寸)、所使用的曝光装置的曝光方式或I次可曝光的面积等而适当设定，且是作为短边(一边)为300mm以上的大致长方形状(或大致正方形状)区域而设定。
[0119]另外，在一个图案区域6B内，既可形成有用于形成用于一个图像显示装置中的构成的图案，也可形成有用于形成用于多个图像显示装置中的构成的图案。
[0120]此外，在第2实施方式中，在图案区域6B内，除了相移部3B及非相移部4B以外，还设置有具有上述曝光装置分辨率极限以上的尺寸、由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5B，但未设置具有未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸、由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部。即，第2实施方式的相移掩模IB被称为所谓的无铬相移掩模。若该图案区域6B内的遮光部5B的尺寸未达到曝光装置分辨率极限，则邻接于该遮光部5B的相移部3B或非相移部4B的透过光会向该遮光部5B的下方迂回，而无法发挥遮光功能。
[0121]另外，在图7所示的第2实施方式的相移掩模IB中，包含与构成相移部3B的透明材料相同的材料、尺寸稍大于遮光部5B的尺寸的透明膜也可以完全覆盖遮光部5B的方式而设置(参照图11(f))。如此，遮光部5B被透明膜覆盖，由此在非相移部4B邻接于遮光部5B的情况下，可通过透过非相移部4B与遮光部5B的边界部的被赋予有给定的相位差的光，增大该边界部的照射光的对比度，故而可使根据遮光部5B而形成的抗蚀图案的边缘形状良好。
[0122]通过使用第2实施方式的相移掩模1B，可使通过来自上述曝光装置的曝光的光而形成的抗蚀图案的侧壁角度Θ (参照图12)良好(侧壁角度Θ会根据光致抗蚀剂的种类等而变动，优选为60?90度，尤佳为70?90度)。此情况意味着可降低通过经由第2实施方式的相移掩模IB的曝光而形成的抗蚀图案的厚度(纵横比)的抗蚀图案形成面内的不均。从而，根据第2实施方式的相移掩模1B，即便使用现有的图像显示装置用的大型曝光装置，也可形成具有未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸且抗蚀图案形成面内的尺寸误差较小的抗蚀图案。
[0123][相移掩模的制造方法I]
[0124]具有如上所述的构成的相移掩模IB可以下述方式制造。图10是表示制造第2实施方式的相移掩模IB的步骤的一例的流程图。
[0125]首先，如图10(a)所示，准备给定的大小的透明基板2B，将具有现有的图像显示装置用曝光装置分辨率极限(例如，3μπι)以上的尺寸、由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5Β形成于该透明基板2Β上的图案区域6Β(参照图9)内。
[0126]其次，如图10(b)所示，以覆盖透明基板2Β(图案区域6Β)及其上的遮光部5Β的方式，而形成抗蚀剂层7Β，如图10(c)所示，使用激光描画装置、电子束描画装置等对该抗蚀剂层7Β进行描画，而形成所期望的图案。此时，以至少相移部3Β的尺寸X未达到在经由第2实施方式的相移掩模IB的曝光中使用的图像显示装置用曝光装置分辨率极限且小于非相移部4Β的尺寸Y的方式，优选以相移部3Β及非相移部4Β的尺寸Χ、Υ之比处于给定的范围(1: 1.5?1: 5.6)的方式对抗蚀剂层7Β进行描画。
[0127]然后，如图10(d)所示，在具有给定的图案的抗蚀剂层7Β上，形成包含构成相移部3Β的透明材料(ΙΤ0等)的透明膜30Β。此时，所形成的透明膜30Β的厚度成为相移部3Β的厚度t，故而形成可对相移部3B的透过光赋予给定的相位差(大约180度)的程度的厚度的透明膜30B。
[0128]最后，如图10(e)所示，可通过将残存于透明基板2B上的抗蚀剂层7B及该抗蚀剂层7B上的透明膜30B去除，而制造第2实施方式的相移掩模1B。
[0129][相移掩模的制造方法2]
[0130]第2实施方式的相移掩模IB除了上述图10所示的方法以外，也可以下述方式制造。图11是表示制造第2实施方式的相移掩模IB的步骤的另一例的流程图。
[0131]首先，如图11(a)所示，准备给定的大小的透明基板2B，将具有现有的图像显示装置用曝光装置分辨率极限(例如，3μπι)以上的尺寸、由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5Β形成于该透明基板2Β上的图案区域6Β(参照图9)内。
[0132]其次，如图11(b)所示，以覆盖透明基板2Β(图案区域6Β)及其上的遮光部5Β的方式，而形成包含构成相移部3Β的透明材料(ΙΤ0等)的透明膜30Β。此时，形成于透明基板2Β上的透明膜30Β的厚度成为相移部3Β的厚度t，故而形成可对相移部3B的透过光赋予给定的相位差(大约180度)的程度的厚度的透明膜30B。
[0133]继而，如图11(c)所示，以覆盖透明膜30B的方式而形成抗蚀剂层7B，如图11(d)所示，使用激光描画装置、电子束描画装置等对该抗蚀剂层7B进行描画，而形成所期望的图案。此时，是以使相当于相移部3B的位置的抗蚀剂层7B及遮光部5B上的抗蚀剂层7B残存的方式对该抗蚀剂层7B进行描画。此外，在遮光部5B上,优选为使尺寸稍大于遮光部5B的尺寸的抗蚀剂层7B残存。
[0134]然后，如图11(e)所示，将具有给定的图案的抗蚀剂层7B作为蚀刻掩模，对透明膜30B进行蚀刻，而形成相移部3B。该蚀刻处理既可为使用氢氟酸等蚀刻液的湿式蚀刻处理，也可为使用氟系气体等的反应性离子蚀刻等干式蚀刻处理。
[0135]最后，如图11(f)所示，可通过将残存于透明膜30B上的抗蚀剂层7B去除，而制造第2实施方式的相移掩模IB。
[0136][抗蚀图案形成方法]
[0137]其次，对使用上述第2实施方式的相移掩模IB形成抗蚀图案的方法进行说明。图12是表示第2实施方式中的抗蚀图案形成方法的流程图。
[0138]首先，准备第2实施方式的相移掩模1B，以使作为抗蚀图案形成对象的被加工材(基板)IlB上的光致抗蚀膜12B(在第2实施方式中为正型光致抗蚀膜)与设置有相移掩模IB的相移部3B等的面隔开给定的间隔而对向的方式配设相移掩模1B(参照图12(a))。
[0139]作为抗蚀图案形成对象的基板IlB可根据用途等而适当选择，例如，若为用作液晶显示装置用的TFT基板、彩色滤光片基板、有机EL显示装置用的TFT基板等的基板，则作为该基板IIB，可使用玻璃基板、塑料基板、合成树脂膜等。
[0140]其次，将来自图像显示装置用曝光装置(未图示)的光经由第2实施方式的相移掩模IB照射至基板IIB上的光致抗蚀膜12B上，使该光致抗蚀膜12B感光(参照图12 (b))。此时,第2实施方式的相移掩模IB的相移部3B的透过光与非相移部4B的透过光相互干扰，由此射向位于相移部3B的透过光的光路上的光致抗蚀膜12B的照射光的强度下降至不会令该位置的光致抗蚀膜12B感光的程度的光强度。因此，基板IlB上的光致抗蚀膜12B当中，位于相移部3B的透过光的光路上的光致抗蚀膜12B不感光，仅位于非相移部4B的透过光的光路上的光致抗蚀膜12B感光。
[0141]继而，使用给定的显影液，使经过曝光的光致抗蚀膜12B显影，从而将仅去除位于非相移部4B的透过光的光路上的光致抗蚀膜12B而得到的抗蚀图案13B形成于该基板IlB上(参照图12(c))。
[0142]根据上述第2实施方式中的抗蚀图案形成方法，第2实施方式的相移掩模IB的相移部3B的尺寸X至少为未达到曝光装置分辨率极限的尺寸且小于非相移部4B的尺寸Y，由此可设计尺寸上如实地至少形成与相移部3B相应的具有未达到曝光装置分辨率极限的尺寸的抗蚀图案。
[0143]另外，根据第2实施方式中的抗蚀图案形成方法，可形成具有良好的侧壁角度Θ (侧壁角度Θ会根据光致抗蚀剂的种类等而变动，优选为60?90度，尤佳为70?90度)的抗蚀图案13B。从而，可形成面内的尺寸误差较小的抗蚀图案13B。
[0144]此外，在第2实施方式中，抗蚀图案13B的侧壁角度Θ是来自基板IlB侧在抗蚀图案13B的高度(厚度)的10%的位置13Bd_与抗蚀图案13B的高度(厚度)的90%的位置13BUP之间的任意的多处(例如30处)，测量抗蚀图案13B的侧壁相对于基板IlB的抗蚀图案形成面的角度，利用最小二乘法作为平均值而求出。该抗蚀图案13B的侧壁的角度，例如可基于SEM图像求出抗蚀图案13B的侧壁的任意处的坐标值，再基于该坐标值而算出。
[0145]如此，根据第2实施方式中的抗蚀图案形成方法，可形成侧壁角度Θ良好的抗蚀图案13B，故而可抑制形成于基板IlB上的抗蚀图案13B的厚度(纵横比)的不均，其结果，作为后续步骤，在将该抗蚀图案13B作为蚀刻掩模而使用的蚀刻步骤中，可取得能够进行高精度的蚀刻的效果。
[0146]例如，作为可为了将用于形成包含ITO的透明电极的抗蚀图案形成于玻璃基板上而使用的相移掩模的一例，可列举具有如图6所不的图案构成的相移部3B、非相移部4B及遮光部5B设置于一个图案区域6B内的相移掩模1B。
[0147]使用具备图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置，经由图6所示的相移掩模1B，对设置于玻璃基板上的ITO膜上的正型光致抗蚀膜进行曝光及显影，由此可在ITO膜上形成与相移部3B相应的抗蚀图案(线图案)及与遮光部5B相应的抗蚀图案。而且，通过对形成有该抗蚀图案的玻璃基板实施蚀刻步骤，可在玻璃基板上，以高精度形成具有未达到图像显示装置用大型曝光装置分辨率极限的尺寸的透明电极。
[0148]此外，第2实施方式的相移掩模IB除了形成包含ITO的透明电极的用途以外，也可应用于必需使用具备可大面积曝光的图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置而在大面积的基板上形成未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的抗蚀图案的用途上。作为此种用途，例如可列举:液晶显示器等的TFT基板上的栅极电极、源极电极、漏极电极、接触孔等的形成；彩色滤光片基板上的黑色矩阵、将着色构件层叠成多层而构成的层叠柱(层叠间隔件)等的形成等。
[0149]作为在使用第2实施方式的相移掩模的抗蚀图案形成方法中使用的曝光的光，可与在具备一般的图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置中的相同，并不特别限定，优选为g射线、h射线、i射线的混合波长光。此外，关于理由，可与上述第I实施方式的项中所说明的内容相同，故而省略此处的说明。[0150]〈第I形态的相移掩模〉
[0151 ] 在上述第I及第2实施方式中，相移掩模1A、IB的相移部3A、3B的尺寸X小于非相移部4A、4B的尺寸Y，相移部3A、3B发挥作为现有的二元掩模的遮光部的作用，但本发明并不限定于此种形态，也可为非相移部4A、4B的尺寸Y小于相移部3A、3B的尺寸X，非相移部4A、4B发挥作为现有的二元掩模的遮光部的作用。在该情况下，至少非相移部4A、4B的尺寸Y为未达到所使用的具备图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置分辨率极限的尺寸，相移部3A、3B及非相移部4A、4B的尺寸X、Y之比优选为1.5:1?5.6: 1，更佳为1.8:1?4:1，尤佳为1.8:1?3:1。而且，邻接于非相移部4Α、4Β的相移部3Α、3Β的尺寸X是根据所欲形成的抗蚀图案的设计尺寸而适当设定的，只要大于非相移部4Α、4Β的尺寸Y，则既可为未达到上述曝光装置分辨率极限，也可为分辨率极限以上。
[0152]在上述第I及第2实施方式中，在相移掩模1Α、1Β的图案区域6Α、6Β内，设置有由包含金属铬等的遮光膜而构成的遮光部5Α、5Β，但本发明并不限定于此种形态，在通过遮光而形成的抗蚀图案的设计尺寸未达到所使用的具备图像显示装置用的等倍投影曝光光学系统的大型曝光装置分辨率极限的情况下，无需在该图案区域6Α、6Β内设置遮光部5Α、5Β，而只要以与这种抗蚀图案对应的方式设置有相移部3Α、3Β(非相移部4Α、4Β)即可。
[0153]作为制造第I及第2实施方式的相移掩模1Α、1Β的方法，列举了在形成有由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5Α、5Β的透明基板2Α、2Β上设置相移部3Α、3Β的方法的例子，但除了此种形态以外，例如，也可以在透明基板2Α、2Β形成相移部3Α、3Β之后，形成由包含金属铬等的遮光膜构成的遮光部5Α、5Β的方式设定。
[0154]2.第2形态
[0155]本发明的第2形态的相移掩模具备:透明基板、设置于上述透明基板上的凹状或凸状的相移部、以及邻接于上述相移部的非相移部，其特征在于:上述相移部使透过上述相移部的曝光的光的相位相对于透过上述非相移部的曝光的光的相位反转；将上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小者作为暗区域使用，将上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较大者作为明区域使用；上述暗区域的尺寸为0.6μπι?2.75 μ m的范围内，就上述明区域的尺寸与上述暗区域的尺寸之比而言，在将上述暗区域的尺寸设为I的情况下，上述明区域的尺寸为1.5以上；上述相移掩模的大小为330mmX450mm以上。
[0156]在第2形态中，所谓“相移部使透过相移部的曝光的光的相位相对于透过非相移部的曝光的光的相位反转”是指以使透过相移部的曝光的光(相移部的透过光)与透过非相移部的曝光的光(非相移部的透过光)的相位差成为可使两透过光干扰而相抵消的程度的相位差的方式调整相移部的相位。更具体而言，以上述相移部的透过光与非相移部的透过光的相位差处于180° ±10°的范围内的方式调整相移部的相位。在第2形态中，上述相位差更佳处于180° ±5°的范围内，尤佳为180°。
[0157]另外，在与第2形态的相移掩模一并使用的曝光的光为g射线、h射线、i射线的混合波长光的情况下，优选为以上述相移部的i射线的透过光与非相移部的i射线的透过光的相位差满足上述关系的方式，调整相移部。
[0158]作为第2形态的相移掩模的具体例，可列举上述“1.第I形态”的项中所说明的图1及图7等。在第2形态中，在图1所示的相移掩模IA中，将作为刻蚀部的相移部3A作为暗区域使用，将非相移部4A作为明区域使用。另外，在图7所示的相移掩模IB中，将由透明膜构成的相移部3B作为暗区域使用，将非相移部4B作为明区域使用。
[0159]根据第2形态，上述暗区域的尺寸及明区域的尺寸具有上述尺寸，由此可使用现有的图像显示装置制造用曝光装置，在透明基板等的被加工材上，以高精度形成具有未达到该曝光装置分辨率极限的尺寸的给定的图案。
[0160]另外，在第2形态的相移掩模中，可以与上述包含透过部及半透过部在内的现有的相移掩模相比较更良好的精度形成抗蚀图案。以下，虽关于其理由并不明了但可作如下推测。
[0161]此处，如上所述，在将在现有的LSI等半导体装置的制造过程中使用的具有透过部及半透过部的相移掩模应用于图像显示装置的制造过程中的光掩模中，并通过现有的图像显示装置制造用曝光装置进行曝光及显影的情况下，尽管可使所得的抗蚀图案的尺寸未达到分辨率极限，但会由于抗蚀图案的厚度变小、或抗蚀图案的侧壁部变小，而存在抗蚀图案不发挥作为蚀刻掩模的功能的问题、或无法以高精度进行蚀刻的问题。关于产生此种问题的理由，可作如下推测。
[0162]S卩，图像显示装置制造用的光掩模与通常的半导体制造装置用的光掩模出英寸比例光掩模)相比，其尺寸较大。另外，随着近年来的图像显示装置的大型化，图像显示装置用的光掩模的进一步大型化也不断推进。作为两者的大小差别，具体而言，相对于6英寸比例光掩模的对角线的长度为215mm,而图像显示装置用的光掩模为495mm?1856mm左右。因此，图像显示装置用的光掩模相对于6英寸比例光掩模具有以对角线之比表示为2.3倍?8.6倍的尺寸，进而，具有以与描画时间、检查时间等制造成本直接关联的面积比表示为4.4倍?72倍的面积。
[0163]因此，在使用现有的图像显示装置制造用曝光装置的等倍投影曝光中，为了使用上述图像显示装置用的光掩模以较短时间进行曝光会要求大光量，故而作为曝光的光，例如，可优选地使用g射线、h射线、i射线的混合波长光。具体而言,对于具有一边为300_以上的图案区域的光掩模、或光掩模的大小为330mmX450mm以上的光掩模，就制造条件上而言，可优选地使用g、h、i射线的混合波长光。
[0164]另一方面，在半导体装置的制造过程中，为了提高曝光分辨率，作为曝光的光，例如，优选地使用i射线、KrF射线(248nm)、ArF射线(193nm)等短波长侧的单一波长光，即平行光分量较多的光。因此，在半导体的制造过程中使用的相移掩模通常对于透过部及半透过部，以短波长侧的单一波长光为基准调整相位。
[0165]由此推测:在将如上所述相对于平行分量较多的光(短波长侧的单一波长光)调整了透过部及半透过部的相位的半导体装置的制造过程中的相移掩模应用于使用上述平行光分量较少的光(混合波长光)的图像显示装置的制造过程中的光掩模的情况下，上述相移掩模的透过部的透过光易于向半透过部的正下方迂回，从而未彻底抵消半透过部的透过光地向与半透过部对应的光致抗蚀膜上，照射使上述光致抗蚀膜感光的程度的曝光的光。其结果，推测:所得的抗蚀图案的厚度变小、或抗蚀图案的侧壁部变小。
[0166]另一方面，第2形态的相移掩模是由暗区域及明区域的尺寸不同的相移部及非相移部所构成，故而两区域具有同等的曝光的光的透过率，且各区域的透过光的相位反转。由此推测:在经由第2形态的相移掩模将上述混合波长光作为曝光的光照射至光致抗蚀膜上的情况下，可使暗区域内的透过光多于现有的半透过部的透过光，故而可充分地抵消向暗区域迂回的明区域的透过光(迂回光)，从而可抑制向与暗区域对应的光致抗蚀膜上照射使上述光致抗蚀膜感光的程度的曝光的光的情况。
[0167]以下，对第2形态的相移掩模的详情进行说明。
[0168][相移掩模]
[0169]第2形态的相移掩模将上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小者作为暗区域使用，将上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较大者作为明区域使用。另外，其特征在于:暗区域的尺寸与明区域的尺寸具有给定的值。
[0170]另外，在使用第2形态的相移掩模来曝光被加工材上的光致抗蚀膜而制作抗蚀图案的情况下，暗区域是与光致抗蚀膜中未被感光的区域对应的相移掩模的区域(未使光致抗蚀膜曝光的区域)，明区域是与光致抗蚀膜中被感光的区域对应的相移掩模的区域(使光致抗蚀膜曝光的区域)。
[0171]第2形态的相移掩模的特征在于:上述暗区域的尺寸为0.6 μ m?2.75 μ m的范围内。上述暗区域通常为未达到曝光装置分辨率极限的尺寸。
[0172]作为具体的暗区域的尺寸，根据暗区域的图案形状、第2形态的相移掩模的用途等而适当选择，并不特别限定，更佳为0.8 μ m~ 2.5μηι的范围内，尤佳为Ι.Ομηι?2.Ομπι的范围内。
[0173]更具体而言，在暗区域的图案形状为线状的情况下，作为暗区域的尺寸(线宽)，优选为0.6 μ m以上，更佳为0.8 μ m以上，尤佳为1.0 μ m以上。另外，作为暗区域的尺寸(线宽)，优选为2.05 μ m以下，更佳为2.0ym以下，尤佳为1.9μπι以下。
[0174]另外，在暗区域的图案形状为四方形状的情况下，作为暗区域的尺寸(四方形的短边方向的宽度)，优选为1.3 μ m以上,更佳为1.4μ m以上,尤佳为1.6 μ m以上。另外,作为暗区域的尺寸(四方形的短边方向的宽度)，优选为2.75 μ m以下，更佳为2.5 μ m以下，尤佳为2.3 μ m以下。
[0175]其原因在于:在暗区域的尺寸不满上述值的情况下，存在透过暗区域的经相位反转的光因无法获得可抵消从明区域迂回而至的光的光量故无法获得良好的抗蚀图案形状的可能性。
[0176]另外，其原因在于:在暗区域的尺寸超过上述值的情况下，在使用第2形态的相移掩模来曝光光致抗蚀膜的情况下，暗区域的透过光的量变多，暗区域的透过光会使光致抗蚀膜曝光，故而存在与暗区域对应的抗蚀图案的中央部遭到曝光的可能性。
[0177]另外，在第2形态的相移掩模中，其特征在于:就上述明区域的尺寸与上述暗区域的尺寸之比而言，在将上述暗区域的尺寸设为I的情况下，上述明区域的尺寸为1.5以上。
[0178]作为上述明区域的尺寸，只要与暗区域的尺寸之比为上述值以上即可，既可为未达到分辨率极限的尺寸，也可为分辨率极限以上的尺寸。关于具体的明区域的尺寸，可以使其与暗区域的尺寸之比为上述值以上的方式，根据各种图案形状而适当决定。
[0179]第2形态的相移掩模的特征在于:其大小为330mmX450mm以上。通过使相移掩模的大小为上述值以上，可制造具有高精细的构成的图像显示装置。
[0180]另外，作为第2相移掩模的大小，可根据其用途等而适当选择，例如，可设定为330mmX450mm ?1600mmX 1800mm 左右。
[0181]关于第2形态的相移掩模的透明基板、相移部、非相移部、及其他构成，可与上述“1.第I形态”的项中所说明的内容相同，故而省略此处的说明。
[0182]另外，在第2形态的相移掩模中，也可包含具有未达到曝光装置分辨率极限的尺寸、由金属铬等的遮光膜构成的遮光部。作为这样的遮光部，例如，在相移掩模中可作为对由明区域、暗区域、及曝光装置分辨率极限以上的遮光部构成的掩模图案进行修正的修正图案而优选地使用。
[0183]关于修正图案的尺寸及图案形状等，可根据第2形态的相移掩模的用途、及曝光装置等而适当选择。
[0184][相移掩模的制造方法]
[0185]关于第2形态的相移掩模的制造方法，可与上述“1.第I形态”的项中所说明的相移掩模的制造方法的内容相同，故而省略此处的说明。
[0186][抗蚀图案形成方法]
[0187]关于使用第2形态的相移掩模的抗蚀图案形成方法，除了使用第2形态的掩模以夕卜，其他可与上述“1.第I形态”的项中所说明的抗蚀图案形成方法的内容相同，故而省略此处的说明。
[0188]以上所说明的实施方式是为了使本发明的理解变得容易而记载，并非为了限定本发明而记载。从而，上述实施方式中所揭示的各要素的主旨在于:也包括属于本发明的技术范围内的所有设计变更或均等物。
[0189][实施例]
[0190]以下，通过实施例等进而详细地对本发明进行说明，但本发明并不通过下述实施例等而受到任何限制。
[0191][试验例11
[0192]在经由由刻蚀部构成的尺寸为I μ m的相移部及尺寸为3 μ m的非相移部交替并排而成的具有线与间隙状的图案的相移掩模(实施例1)，曝光被加工材上的光致抗蚀膜的情况下，通过仿真来求出透过相移掩模而照射至该光致抗蚀膜上的光(照射光)的光强度。
[0193]该仿真是使用光刻用仿真软件而进行，作为仿真中的曝光条件，使用液晶显示器用大型曝光机(分辨率极限:3.5μπι，NA:0.083，相干因子:0.75)，光源设定为365nm、405nm及436nm的3种波长混合光源。另外，作为相移的设定，设定以波长365nm的曝光的光作为基准而相位反转180度，相移掩模的曝光的光的透过率设为100%。另外，作为抗蚀齐U，使用正型光致抗蚀剂A (AZ公司制造，产品名；AZ1500)。
[0194]将结果表不于表I中。此外,在表I中，Average表不“射向光致抗蚀膜的照射光强度的算术平均值”，Max表示“射向光致抗蚀膜的照射光强度的最大值”,Min表示“射向光致抗蚀膜的照射光强度的最小值”，Contrast表示“Max与Min的差分”。
[0195]另外，在使用具有除了将相移部变更成包含金属铬的遮光层以外其他与实施例1相同的构成的二元掩模(比较例I)，经由该二元掩模，对被加工材上的光致抗蚀膜进行曝光的情况下，与实施例1同样地通过仿真求出射向该光致抗蚀膜的照射光的光强度。将结果合并表不于表I中。
[0196]进而，在使用具有除了将相移部变更成设置于透明基板2A上的透过率为5%的相移膜以外其他与实施例1相同的构成的半色调型(Halftone type)相移掩模(比较例2)，经由该半色调型相移掩模，对被加工材上的光致抗蚀膜进行曝光的情况下，与实施例1同样地通过仿真求出射向该光致抗蚀膜的照射光的光强度。将结果合并表不于表1中。
[0197][表1]
[0198]
【权利要求】
1.一种相移掩模，用于通过来自曝光装置的曝光的光从而将未达到该曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上，其特征在于， 具备: 透明基板； 凹状或凸状的相移部，其设置于上述透明基板上，对来自上述曝光装置的曝光的光赋予给定的相位差；以及 非相移部，其邻接于上述相移部， 上述相移部及上述非相移部当中的至少任一者为未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸，且上述相移部的尺寸与上述非相移部的尺寸不同， 上述相移部及上述非相移部当中的尺寸较小的任一者发挥不使上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能，另一者发挥使上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的功能， 上述透明基板上的包含上述相移部及上述非相移部在内的图案区域的大小是一边为300mm以上， 至少在上述图案区域内，未设置未达到上述曝光装置分辨率极限的尺寸且以遮光膜构成的遮光部。
2.如权利要求1所述的相移掩模，其中， 上述相移部的尺寸与上述非相移部的尺寸之比为1: 1.5?1: 5.6、或1.5:1?5.6:1。
3.如权利要求1或2所述的相移掩模，其中， 上述相移部的尺寸与邻接于该相移部的上述非相移部的尺寸的合计值为上述曝光装置分辨率极限以上。
4.如权利要求1所述的相移掩模，其中， 上述相移部及上述非相移部当中尺寸较小的暗区域的尺寸为0.6 μ m?2.75 μ m范围内，上述相移部及上述非相移部当中尺寸较大的明区域的尺寸与上述暗区域的尺寸之比，是在将上述暗区域的尺寸设为I的情况下，上述明区域的尺寸为1.5以上。
5.如权利要求1?4中任一项所述的相移掩模,其中， 在上述图案区域内，具有为上述曝光装置分辨率极限以上的尺寸且以遮光膜构成的遮光部。
6.如权利要求1?5中任一项所述的相移掩模,其中， 上述凹状的相移部是设置于上述透明基板的刻蚀部。
7.如权利要求1?6中任一项所述的相移掩模,其中， 上述凸状的相移部是以设置于上述透明基板上的透光膜构成的。
8.一种抗蚀图案形成方法，将具有未达到曝光装置分辨率极限的设计尺寸的抗蚀图案形成于被加工材上，其特征在于， 包含: 使用上述曝光装置，通过权利要求1?7中任一项的相移掩模，使设置于上述被加工材上的光致抗蚀膜曝光的步骤；以及 通过使经曝光的上述光致抗蚀膜显影，从而在上述被加工材上形成给定的抗蚀图案的步骤。
【文档编号】G03F1/34GK104040428SQ201380004907
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月15日
【发明者】木下一树, 飞田敦 申请人:大日本印刷株式会社