多级灰度光掩模、其制造方法以及显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对以液晶、有机EL(电致发光:Electro Luminescence)为代表的显示装置的制造有用的多级灰度光掩模和其制造方法、以及使用了该多级灰度光掩模的显示装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知有具备在透明基板上形成的遮光膜及半透光膜分别被图案化而成的转印用图案的多级灰度光掩模。
[0003]例如在专利文献I中记载有即使不设置蚀刻阻挡膜也能够用蚀刻特性相同或者相近的膜材料构成遮光膜和半透光膜并且能够防止半透光部的图案偏移的半色调膜型的灰色调掩模及其制造方法。
[0004]专利文献1:日本特开2005-257712号公报
[0005]使用了半透光膜的多级灰度光掩模(灰色调掩模)在显示装置等的制造过程中能够减少所需要的光掩模的张数，所以对生产效率的提升有用。这里，如专利文献I所述，使用了半色调膜的多级灰度光掩模具有实施了图案化的多张膜(遮光膜、使曝光光线一部分通过的半透光膜等)层叠而成的转印用图案。在制造这样的多级灰度光掩模时，根据专利文献I所述的制造方法，因为在膜原材料中不需要选择相互具有蚀刻选择性的原材料，所以具有原材料的选择范围广的优点。
[0006]在专利文献I所述的制造方法中，通过图2所述的工序，制造图2的(i)所示的灰色调掩模300。具体而言，首先准备在透明基板201上形成了遮光膜202并在其上涂敷正型抗蚀剂而形成了抗蚀剂膜203的光掩模坯200(图2的(a))。
[0007]然后，使用激光描绘机等进行描绘(第一描绘)，并显影。由此在形成半透光部的区域(图2的A区域)，抗蚀剂膜被除去，在形成遮光部的区域(图2的B区域)及形成透光部的区域(图2的C区域)形成残留有抗蚀剂膜的抗蚀剂图案203a(图2的(b))。
[0008]接下来，将形成的抗蚀剂图案203a作为掩模，对遮光膜202进行蚀刻(第一蚀刻)，在与遮光部(B区域)和透光部(C区域)相对应的区域形成遮光膜图案202a(图2的(c))。然后，除去抗蚀剂图案203a (图2的⑷)。
[0009]通过以上说明的第一次的光刻工序，与半透光部相对应的区域(A区域)被划定，在该时刻，遮光部(B区域)和透光部(C区域)没有被划定。
[0010]接下来，对由以上处理得到的带遮光膜图案的基板的整个表面形成半透光膜204(图2的(e))。由此，形成A区域的半透光部。
[0011]然后，对半透光膜204的整个表面涂敷正型抗蚀剂来形成抗蚀剂膜205(图2的(f))，并进行描绘(第二描绘)。显影后，在透光部(C区域)除去抗蚀剂膜205，在遮光部(B区域)和半透光部(A区域)形成残留有抗蚀剂膜抗蚀剂图案205a(图2的(g))。
[0012]将形成的抗蚀剂图案205a作为掩模，对成为透光部的C区域的半透光膜204和遮光膜图案202a进行蚀刻(第二蚀刻)而除去(图2的(h))。这里，因为半透光膜和遮光膜的蚀刻特性相同或相近，因此能够连续地进行蚀刻。然后，上述第二蚀刻之后，除去抗蚀剂图案205a从而灰色调掩模300完成(图2的(i))。
[0013]根据以上说明的制造方法，通过两次光刻工序从而遮光膜和半透光膜分别被图案化，从而具有遮光部、透光部及半透光部的灰色调掩模被制造出。
[0014]在该制造方法中，半透光部的图案尺寸和半透光部与遮光部之间的位置关系由第一次光刻工序来确保，所以具有能够不产生图案偏移地形成在TFT(薄膜晶体管:Thin FilmTransistor)的特性上重要的沟道部的优点。
[0015]另外，在搭载有液晶、有机EL的显示装置中，在图像的亮度、清晰性、反应速度、消耗电力的降低、进一步成本降低等多方面，要求越来越多的技术改良。该状况下，对用于制造这些设备的光掩模，要求具有如下功能:不仅能够以以往相比更精致地形成细微的图案，还能够以低成本将图案转印至被转印体(面板基板等)。另外，所要求的转印用图案的设计也多样化、复杂化。
[0016]在该状况下，根据本发明者们的讨论，发现了新课题。
[0017]根据上述专利文献I的工序，通过第二蚀刻，连续地在I个工序蚀刻除去半透光膜和遮光膜这2个膜(图2的(h))。这里，例如，若设遮光膜是以铬(Cr)为主成分的膜，半透光膜是由铬化合物构成的膜，设前者的蚀刻所需时间为X(例如50秒)，后者的蚀刻所需时间为Y (例如10秒)，则在第二蚀刻中，需要(X+Y)的蚀刻时间(例如60秒)，与蚀刻遮光膜或者半透光膜这单个膜的情况下相比，变成长时间。
[0018]此外，这里作为蚀刻方法，适用湿式蚀刻。这是因为湿式蚀刻能够极其有利地适用于显示装置制造用光掩模。这是因为对于面积比较大(一边为300mm以上)且存在多种大小的基板的显示装置制造用光掩模而言，湿式蚀刻与需要真空装置的干式蚀刻相比，不管是设备方面还是效率方面均大为有利。
[0019]对于湿式蚀刻而言，各向同性蚀刻的性质较强，不仅在被蚀刻膜的深度方向，在与被蚀刻膜表面平行的方向，蚀刻也进展。一般而言，在需要较长蚀刻时间的情况下，存在在蚀刻量的面内偏差扩大的趋势，所以随着湿式蚀刻的时间变长，侧蚀量增加，该量在面内的偏差也增加。因此，在上述情况下，形成的转印用图案的线宽(⑶，临界尺寸:CriticalDimens1n，以下作为图案的线宽的意思来使用)精度易于恶化。S卩，对于需要上述(X+Y)(秒)的第二蚀刻，在该点上存在问题。另外，伴随着蚀刻时间的变长，蚀刻剂的使用量也增力口，包含重金属的废液处理的负担也增加。
[0020]另外，在转印用图案的设计复杂化、是细微尺寸(CD)的图案的情况下，本发明者们进一步关注于产生以下那样问题的可能性。
[0021]在表示上述专利文献I的制造方法的图2的(i)中，形成有包括半透光部与遮光部邻接的部分的图案，但是除了这样的图案之外，在最近的显示装置制造用的光掩模的转印用图案中还包括更复杂的图案。例如，存在除了上述邻接部分之外还具有透光部与半透光部邻接的部分的转印用图案等的需要。
[0022]因此，例如考虑在上述图2所示的转印用图案还具有透光部与半透光部邻接的部分的情况(参照图3的(i))。这里，在图3中的A区域是半透光部、B区域是遮光部的点，与上述图2的工序相同。另外，在图3中，将与遮光部邻接的透光部设为Cl区域，与半透光部邻接的透光部设为C2区域。
[0023]图3的(a)?(d)的工序(第一光刻工序)分别与图2的(a)?(d)相对应，图3的(e)?(i)的工序(第二光刻工序)分别与图2的(e)?(i)相对应。这里，在表示第二蚀刻的图3(h)的步骤中，在成为透光部Cl的区域，蚀刻除去半透光膜204和遮光膜图案202a，在成为透光部C2的区域，仅半透光膜204被蚀刻除去。
[0024]这时，第二蚀刻的所需时间的设定变得困难。因为透光部Cl的部分需要上述(X+Y)蚀刻时间，而在成为透光部C2的部分与上述Y相当的蚀刻时间就够了。
[0025]因此，在用于形成透光部Cl的蚀刻结束时，在C2的部分，蚀刻过度进行，在抗蚀剂图案205a之下的半透光膜204，侧蚀进展(在图3的(h)中，用标号210表示的半透光膜的边缘部分)。其结果，半透光膜图案204a的尺寸变得与抗蚀剂图案205a的尺寸不同。
[0026]因此，需要预先考虑使该侧蚀量预先反映在描绘数据中。即，作为描绘数据按照蚀刻略微减少(蚀刻量少的侧)的方式预先实施描绘数据的定型(sizing)，侧蚀进展的结果是，成为恰好设计的(如设计那样的)尺寸。但是，即使采用该手法，也不能解决上述蚀刻量的面内偏差。
[0027]并且，若设侧蚀量为Sym(参照图3的(h))，则在上述定型中，针对欲得到的透光部C2的尺寸，必须预先窄2S(ym)量地进行描绘。因此，基于描绘数据的透光部C2的尺寸显著变细微，接近描绘装置所保证的线宽界限，难于得到稳定的CD精度。另外，具有比2S(ym)小的线宽的透光部C2则变得不能形成。
[0028]因此，可知在图3的方法中，在欲制造更细微且更高CD精度的多级灰度光掩模的情况下，仍残留着课题。
[0029]另外，在图3的(b)的第一描绘中，对用于形成透光部Cl的描绘数据导入定型。艮P，以在第一描绘、第二描绘之间相互产生对准错位为前提，按照产生比所期望的透光部Cl的尺寸(参照图3的(b)的纵向虚线)小考虑了对准错位的尺寸量的抗蚀剂图案的开口的方式(按照蚀刻减少的方式)进行描绘。若不进行此，则会由于第二描绘、显影，在成为透光部Cl的区域内的一部分残留抗蚀剂图案，产生形成不需要的半透光部的不良状态。以下参照图4对此