专利名称：灰色调掩模和灰色调掩模的制造方法
技术领域：
本发明涉及恰当地使用于在薄膜晶体管液晶显示装置(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display)的制造中所用的薄膜晶体管基板(以下称为TFT基板)等的灰色调掩模的制造方法。
背景技术：
TFT-LCD与CRT(阴极射线管)相比，由于有容易形成为薄型及功耗低的优点，目前在商品化方面正急剧地取得进展。TFT-LCD具有在排列成矩阵状的各像素上排列了TFT的结构的TFT基板以及与各像素对应地排列了红、绿和蓝的像素图形的滤色层在介入液晶相的情况下重合在一起的概略结构。在TFT-LCD中，制造工序数多，仅仅制造TFT基板就要使用5～6张光掩模。
在这样的状况下，提出了借助于用4张光掩模进行TFT基板的制造的方法，即，使用2种膜厚的光致抗蚀剂图形的方法以减少光刻工序数的方法。
例如，在专利文献1中，公布了具有使用如下光致抗蚀剂的工序的专利在源电极与漏电极之间(沟道部)具有第1厚度的光致抗蚀剂、具有比第1厚度厚的第2厚度的光致抗蚀剂、具有比第1厚度薄的第3厚度(包含厚度为零的情况)的光致抗蚀剂。
此外，在专利文献1中，作为形成具有该2种膜厚的光致抗蚀剂图形的方法，公布了2种方法，即，(1)使用具有透光部、遮光部和半透光部的灰色调掩模的方法和(2)利用抗蚀剂的回流使抗蚀剂变形的方法。
作为上述灰色调掩模，具有或利用比使用掩模的曝光装置的分辨率小的图形，例如狭缝及网格形态的图形形成半透光部，或设置半透光膜以调节光的照射量的方法，在半透光膜的情况下，不完全除去遮光性铬层而保留一定厚度，使通过该部分而进入的光的照射量减少。
图8(a)是以与源电极和漏电极对应的区域作为遮光部204，以与它们之间的沟道部对应的区域作为狭缝形状的半透光部203的例子，图8(b)是用半透光膜形成与上述沟道部对应的区域的例子。
在专利文献1中记述了的以与沟道部对应的区域作为半透光部的灰色调掩模被称为先行例1。
另一方面，作为TFT基板的制造方法的另一例子，例如，在专利文献2中，公布了采取了将使用灰色调掩模的方法和利用回流使抗蚀剂变形的方法双方组合的TFT基板的制造方法。
以下，应用图9说明专利文献2中所述的方法的一例。
如图9(a)所示，在玻璃基板101上形成栅电极102，在玻璃基板101上形成栅绝缘膜103以覆盖栅电极102，在栅绝缘膜103上，依次淀积层叠硅膜104、n+硅膜105、金属膜106。
接着，在金属膜106上涂敷正型光致抗蚀剂，形成抗蚀剂膜107，如图9(b)所示，隔着灰色调掩模201，对抗蚀剂膜107照射曝光光。图10是灰色调掩模的俯视图。遮光部204是源电极和漏电极的对置部分，与沟道部邻接的区域对应地形成，源电极和漏电极的剩余部分由半透光部203形成，在源电极与漏电极之间的沟道部用透光部205形成。
接着，如对曝光后的正型光致抗蚀剂显影，则厚掩模图形107a部分几乎不溶解而被保留，薄掩模图形107b部分有某种程度的溶解，其它部分完全溶解而消失。其结果是，如图9(c)所示，膜厚厚的厚掩模图形107a与膜厚薄的薄掩模图形107b可同时形成。
接着，通过以厚掩模图形107a和薄掩模图形107b作为掩模进行刻蚀，如图9(d)所示，在硅膜104上形成欧姆接触层105a、105b和源电极106a、漏电极106b。
在形成了欧姆接触层105a、105b后，通过加热，使厚掩模图形107a和薄掩模图形107b回流。由此，作为有机树脂的各掩模图形在硅膜104平面上扩展，在欧姆接触层105a与欧姆接触层105b之间的硅膜104上，厚掩模图形107a与薄掩模图形107b连结起来，如图9(e)和图11的俯视图所示，形成回流掩模图形108。再有，图9(e)示出了图11的x-x剖面。
接着，通过以回流掩模图形108作为掩模，刻蚀除去硅层104，并除去回流掩模图形108，在半导体岛上，得到形成了欧姆接触层105a、105b和源电极106a、漏电极106b的状态(未图示)。其后，形成钝化膜，在源电极106a、漏电极106b上分别形成接触孔，在这些接触孔底部，形成与源电极106a连接的像素电极，与漏电极106b连接的端子部电极(未图示)。
将专利文献2中所述的、除源电极和漏电极的对置部分之外的区域成为半透光部的灰色调掩模称为先行例2。
特开2000-165886号公报[专利文献2]特开2002-261078号公报如上述先行例2中所述那样的、除源电极和漏电极的对置部分之外的区域成为半透光部的灰色调掩模由于其半透光部所占的面积大，借助于比使用掩模的曝光装置的分辨率小的微细图形形成半透光部，如果得不到宽范围内的高精度的微细图形，则在半透光部存在均匀透射率分布变差的问题。
因此，试设想用半透光膜形成半透光部，例如可考虑图12所示的结构。
图12(A)所示的灰色调掩模200的遮光部是由半透光膜和其上的遮光膜形成的结构(以下，称为现有结构例A)。现有结构例A的灰色调掩模可用图14所示的方法制造(以下，称为现有制造例A)。
即，首先，准备依次形成了半透光膜212和遮光膜213的掩模毛坯214(参照图14(a))。
接着，在掩模毛坯214上例如涂敷电子束或激光描绘用的正型抗蚀剂，进行烘焙，形成抗蚀剂膜215(参照图14(b))。接着，用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘后，将其显影，在掩模毛坯上形成抗蚀剂图形215a(参照图14(c))。
接着，以所形成的抗蚀剂图形215a作为掩模，刻蚀遮光膜213，继而刻蚀半透光膜212。残留的抗蚀剂图形215a利用基于氧的灰化或浓硫酸等除去(参照图14(d))。
接着，再在整个面上涂敷上述抗蚀剂，形成抗蚀剂膜216(参照图14(e))。然后，进行第2次描绘。描绘后，将其显影，形成用于形成遮光膜图形的抗蚀剂图形216b(参照图14(f))。接着，以所形成的抗蚀剂图形216b作为掩模，通过刻蚀除去露出的半透光膜上的遮光膜。由此，遮光部被描绘成半透光部，形成半透光部和遮光部(参照图14(g))。然后，残留的抗蚀剂图形用氧灰化等除去(参照图14(h))。
对于上述的现有制造例A，在图14(g)所示的遮光膜的刻蚀中，基底的半透光膜必须具有耐受对遮光膜的刻蚀的特性。因此，遮光膜和半透光膜必须选择刻蚀特性不同的材料的组合，存在材料选择的范围受到制约的问题。
接着，图12(B)所示的灰色调掩模的遮光部用遮光膜和其上的半透光膜形成(以下，称为现有结构例B)。现有结构例B的灰色调掩模可用图15所示的方法制造(以下，称为现有制造例B-1)。
即，首先，在透明基板211上，准备形成有遮光膜213的掩模毛坯214(参照图15(a))。
在该掩模毛坯214上例如涂敷激光或电子束描绘用的正型抗蚀剂，进行烘焙，形成抗蚀剂膜215。接着，用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘后，将其显影，在掩模毛坯上形成遮光部和与被遮光部夹持的半透光部对应的第1抗蚀剂图形215a(参照图15(b))。
接着，以所形成的第1抗蚀剂图形215a作为掩模，用湿法或干法刻蚀遮光膜213，形成与遮光部对应的图形213a(参照图15(c))。残留的抗蚀剂图形215a用基于氧的灰化或浓硫酸等除去(参照图15(d))。
接着，在整个面上形成半透光膜212(参照图15(e))。接着，在半透光膜212上涂敷抗蚀剂，形成用于形成半透光膜图形的抗蚀剂膜216(参照图15(f))。然后，进行第2次描绘。描绘后，将其显影，形成至少与半透光部对应的第2抗蚀剂图形216a(参照图15(g))。
接着，以所形成的抗蚀剂图形216a作为掩模，通过用湿法或干法刻蚀连续地除去成为透光部的区域的半透光膜212和遮光膜213a，形成半透光膜图形212a和遮光膜图形213b。由此，半透光部和遮光部被描绘成透光部，形成半透光部、遮光部和透光部。再有，残留的抗蚀剂图形用氧灰化等除去(参照图15(h))。
按照上述的现有制造例B-1，由于半透光部在使与半透光部对应的区域露出的透明基板上直接形成半透光膜，故无需像现有结构例1那样在形成半透光部的情况下，通过刻蚀仅除去上层的遮光膜，使下层的半透光膜露出，因此也可用例如铬/铬化合物之类的刻蚀特性相同或类似的膜材料一起形成遮光膜和半透光膜，膜材料的选择范围加宽。但是，在与沟道部对应的透光部的形成中，对遮光膜和半透光膜连续地进行刻蚀时，由于遮光膜和半透光膜加在一起的总膜厚增大，故难以形成图形的剖面形状良好的图形。特别是，在使用了带抗反射膜的遮光膜作为遮光膜的情况下，在下层部分与抗反射膜的部分，其刻蚀速度不同。在那种情况下，可控制遮光膜材料及刻蚀条件，使得在考虑表面抗反射层后刻蚀遮光膜时的图形剖面形状变为良好，但在与半透光膜的层叠膜中难以进行控制。其结果是，不能形成与高精度的沟道部对应的图形，在用于TFT的制造时存在TFT的性能受到不良影响的问题。
进而，作为现有结构例2的制造方法，有下面那样的图16中所示的方法(以下，称为现有制造例B-2)。
即，在透明基板211上，准备形成有遮光膜213的掩模毛坯224(参照图16(a))。
在该掩模毛坯上例如涂敷激光或电子束描绘用的正型抗蚀剂，进行烘焙，形成抗蚀剂膜215。接着，用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘后，将其显影，在掩模毛坯上形成与遮光部对应的第1抗蚀剂图形215a(参照图16(b))。
接着，以所形成的第1抗蚀剂图形215a作为掩模，用湿法或干法刻蚀遮光膜213，形成与遮光部对应的图形213a(参照图16(c))。残留的抗蚀剂图形215a用基于氧的灰化或浓硫酸等除去(参照图16(d))。
接着，在整个面上形成半透光膜212(参照图16(e))。接着，在半透光膜212上涂敷抗蚀剂，形成用于形成半透光膜图形的抗蚀剂膜216(参照图16(f))。然后，进行第2次描绘。描绘后，将其显影，形成至少与半透光部对应的第2抗蚀剂图形216a(参照图16(g))。
接着，以所形成的抗蚀剂图形216a作为掩模，用湿法或干法刻蚀除去成为透光部的区域的半透光膜212。由此，半透光部被描绘成透光部，形成半透光部和透光部。再有，残留的抗蚀剂图形216a用氧灰化等除去(参照图16(h))。
按照上述的现有制造例B-2，像现有制造例B-1那样在形成与沟道部对应的透光部时，由于不必连续地刻蚀半透光膜和遮光膜，而仅刻蚀半透光膜，故可形成图形的剖面形状良好的图形。
但是，在现有制造例B-2中，半透光部的形成和遮光部的形成必须采用各自的光刻工序。这样，在进行2次描绘时，虽然进行第1次描绘和采取对准措施使之不引起图形偏移的第2次描绘，但对准精度有一界限，要完全消除对准偏移是困难的。从而，在以半透光部作为半透光膜的情况下，出于2次描绘的对准偏移等原因，存在有时得不到良好的图形的问题。
图13是用图12(B)的虚线包围的部分的放大图。图13(a)是不引起对准偏移的例子，图13(b)和(c)是图13(a)的半透光部203和遮光部204引起了位置偏移的例子。如该例所示，当半透光部引起了位置左右偏移的情况下，产生与沟道部对应的透光部205的宽度变得与设计值不同、TFT基板的特性发生改变的不良情形。这样，存在往往得不到能以高精度形成对TFT特别重要的沟道部的灰色调掩模的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于，提供一种灰色调掩模和灰色调掩模的制造方法，该掩膜作为在上述先行例2的灰色调掩模那样的、具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形的灰色调掩模，半透光部的透射率分布良好、与透光部邻接的遮光部的图形剖面形状良好、透光部的图形精度良好。
此外，本发明的目的还在于，提供一种灰色调掩模和灰色调掩模的制造方法，该掩膜作为上述先行例2的灰色调掩模，即作为具有形成于薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分的遮光部、形成于源电极和漏电极的遮光部以外的部分的半透光部、以及形成于包含与沟道部对应的部分的其余区域的透光部，且在具有使至少由上述遮光部所形成的抗蚀剂图形变形的工序的薄膜晶体管基板的制造工序中所使用的灰色调掩模，半透光部的透射率分布良好、与对应于沟道部的透光部邻接的遮光部的图形剖面形状良好、而且与沟道部对应的图形的图形精度良好。
(构成1)一种灰色调掩模，具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形，其特征在于，上述图形具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，上述遮光部由形成遮光部的遮光膜和在该遮光膜上的除与上述透光部的邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域所形成的半透光膜层叠而成。
(构成2)一种灰色调掩模，用于薄膜晶体管基板的制造工序中，至少具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分形成的半透光部、以及对应于与上述遮光部邻接的沟道部的透光部，其特征在于，上述遮光部由形成遮光部的遮光膜和在该遮光膜上的除与上述透光部的邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域形成的半透光膜层叠而成。
(构成3)一种灰色调掩模的制造方法，其中，该灰色调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形，且具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，其特征在于，具有在透明基板上准备至少形成遮光膜的掩模毛坯的工序；包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序在内的遮光部图形形成工序；接着，在形成了上述遮光部的透明基板上形成半透光膜的工序；接着，包含为了形成半透光膜图形而在上述半透光膜上形成了的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序在内的半透光膜图形形成工序，上述第1描绘图形是与上述遮光部对应的图形，第2描绘图形是上述半透光部和上述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
(构成4)一种灰色调掩模的制造方法，其中，该灰色调掩膜用于薄膜晶体管基板的制造工序中，至少具有在薄膜晶体管基板中的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分形成的半透光部、以及对应于与上述遮光部邻接的沟道部的透光部，其特征在于，具有在透明基板上准备至少形成遮光膜的掩模毛坯的工序；包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序在内的遮光部图形形成工序；接着，在形成了上述遮光部的透明基板上形成半透光膜的工序；接着，包含为了形成半透光膜图形而在上述半透光膜上形成了的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序在内的半透光膜图形形成工序，上述第1描绘图形是与上述遮光部对应的图形，第2描绘图形是上述半透光部和上述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
(构成5)一种灰色调掩模的制造方法，其中，该灰色调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形，且具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，其特征在于，具有在透明基板上准备至少层叠了半透光膜、遮光膜的掩模毛坯的工序；包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序在内的遮光部图形形成工序；以及包含为了形成半透光膜图形而在上述半透光膜上形成了的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序在内的半透光膜图形形成工序，上述第1描绘图形是与上述遮光部对应的图形，第2描绘图形是上述半透光部和上述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
(构成6)一种灰色调掩模的制造方法，其中该灰色调掩膜，用于薄膜晶体管基板的制造工序中，且至少具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分形成的半透光部、以及对应于与上述遮光部邻接的沟道部的透光部，其特征在于，具有在透明基板上准备至少层叠了半透光膜、遮光膜的掩模毛坯的工序；包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序在内的遮光部图形形成工序；以及包含为了形成半透光膜图形而在上述半透光膜上形成了的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序在内的半透光膜图形形成工序，上述第1描绘图形是与上述遮光部对应的图形，第2描绘图形是上述半透光部和上述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
按照本发明的灰色调掩模，作为具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形的灰色调掩模，由于用半透光膜形成半透光部，可得到半透光部的透射率分布。另外，与透光部邻接的遮光部通过仅对遮光膜刻蚀而形成，故可得到与透光部邻接的遮光部的剖面形状良好的图形。此外，由于形成遮光部的遮光膜和在该遮光膜上的除与上述透光部的邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域形成的半透光膜层叠为上述遮光部，故可得到透光部的图形精度良好的灰色调掩模。
此外，按照本发明的灰色调掩模，作为具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分形成的遮光部、源电极和漏电极的遮光部以外的部分形成的半透光部、以及在包含与沟道部对应的部分的其余的区域形成的透光部的在薄膜晶体管基板的制造工序中所使用的灰色调掩模，由于用半透光膜形成半透光部，可得到半透光部的透射率分布。另外，与透光部邻接的的遮光部通过仅对遮光膜刻蚀而形成，故可得到与透光部邻接的遮光部的剖面形状良好的图形。此外，由于形成遮光部的遮光膜和在该遮光膜上的除与上述透光部的邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域所形成的半透光膜层叠为上述遮光部，故可得到与沟道部对应的透光部的图形精度良好的灰色调掩模。
此外，按照本发明的灰色调掩模的制造方法，作为具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形的灰色调掩模，由于用半透光膜形成半透光部，可得到半透光部的透射率分布。另外，由于与透光部邻接的遮光部通过仅对遮光膜刻蚀而形成，故可得到与透光部邻接的遮光部的剖面形状良好的图形。此外，通过将用于形成半透光膜图形的第2描绘数据形成为半透光部和遮光部的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形，可制造透光部的图形精度良好的灰色调掩模。
此外，按照本发明的灰色调掩模的制造方法，作为具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分形成的半透光部、以及在包含与沟道部对应的部分的其余的区域形成的透光部的在薄膜晶体管基板的制造工序中所使用的灰色调掩模的制造方法，由于用半透光膜形成半透光部，可得到半透光部的透射率分布。另外，由于与透光部邻接的遮光部通过仅对遮光膜刻蚀而形成，故可得到与沟道部邻接的遮光部的剖面形状良好的图形。此外，通过将用于形成半透光膜图形的第2描绘数据形成为半透光部和遮光部的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形，可制造沟道部的图形精度良好的灰色调掩模。
图1是实施方式1的灰色调掩模的剖面图。
图2是实施方式1的灰色调掩模的局部放大图。
图3是实施方式1的灰色调掩模的制造工序图。
图4是实施方式2的灰色调掩模的制造工序图。
图5是实施方式2的灰色调掩模的局部放大图。
图6是比较例的灰色调掩模的局部放大图。
图7是另一实施方式的灰色调掩模的俯视图。
图8是现有的灰色调掩模的俯视图。
图9是现有的TFT基板的制造工序图。
图10是现有的灰色调掩模的俯视图。
图11是现有的制造阶段中的TFT基板的俯视图。
图12是现有的灰色调掩模的剖面图。
图13是现有的灰色调掩模的局部放大图。
图14是现有的灰色调掩模的制造工序图。
图15是现有的灰色调掩模的制造工序图。
图16是现有的灰色调掩模的制造工序图。
具体实施例方式
以下，通过实施方式详细地说明本发明。
图1是表示本发明的实施方式1的灰色调掩模的TFT基板上的源电极和漏电极附近的剖面图，图2(a)是图1中用虚线包围的部分的放大图。
如图1和图2所示，在本实施方式中，在石英等透明基板11上，作为源电极和漏电极的对置部分，在与沟道部邻接的区域形成遮光膜图形13a，在源电极和漏电极与沟道部的邻接部中的除上述电极一侧的裕量区域17以外的遮光膜上的区域和在源电极和漏电极部形成半透光膜图形12a。即，层叠了遮光膜图形13a和除裕量区域17以外的遮光膜上的区域所形成的半透光膜图形12a的部分是遮光部，遮光部以外的半透光膜所形成的区域是半透光部，既未形成半透光膜12a又未形成遮光膜13a的区域是透光部。
接着，用图3说明制造上述灰色调掩模的方法。
在本实施例中，首先，如图3(a)所示，在由石英等构成的主表面的尺寸为450mm×550mm的大型透明基板11上，例如使用形成有由Cr系材料构成的遮光膜13的掩模毛坯14。
在该掩模毛坯上，例如涂敷激光或电子束描绘用的正型抗蚀剂，进行烘焙，形成用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜15(参照图3(b))。接着，用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘数据(第1描绘数据)是图2所示的源电极和漏电极的对置部分，是与遮光膜图形13a对应的图形数据，而遮光膜图形13a又对应于与沟道部邻接的区域。在描绘后，将其显影，在掩模毛坯上形成与遮光部对应的第1抗蚀剂图形15a。
再有，在本实施方式的使用了灰色调掩模的TFT基板制造工序中，与先行例2的灰色调掩模一样，由于以规定的间隔在栅电极上形成源电极和漏电极，又由于进行栅电极与源和漏电极的对准是必需的，故有必要在掩模上设置涉及与栅电极的对准的标记(曝光时的对位标记，位置精度确认用标记等)。此时，由于将被源电极和漏电极夹持的沟道部与栅电极准确地对位是重要的，故最好将与在源电极和漏电极的最靠近沟道部一侧形成的薄膜图形相关的所取的标记设置在光掩模的图形区域以外。在本发明中，在源电极和漏电极的最靠近沟道部一侧形成的薄膜图形是遮光膜图形。从而，对于本实施方式，在上述工序中，将涉及与栅电极的对准的标记包含在用于形成遮光膜图形的描绘数据(第1描绘数据)中，也与遮光膜图形的形成相同地进行标记的形成，在以下的工序中，与遮光膜图形同样地，可形成利用遮光膜所形成的标记图形。
接着，以所形成的第1抗蚀剂图形15a作为掩模，用湿法或干法刻蚀遮光膜13，形成与遮光部对应的图形13a(参照图3(c))。在遮光膜13由Cr系材料构成的情况下，对于湿法刻蚀而言，例如可采用使硝酸亚铈铵与过氧盐混合并稀释了的刻蚀液等，对于干法刻蚀而言，可采用含Cl2+O2等氯系气体的干法刻蚀气体。残留的抗蚀剂图形15a用基于氧的灰化或浓硫酸等除去(参照图3(d))。
接着，在整个面上形成半透光膜12(参照图3(e))。接着，在半透光膜12上涂敷抗蚀剂，形成用于形成半透光膜图形的第2抗蚀剂膜16(参照图3(f))。然后，进行第2次描绘。此时的描绘数据(第2描绘数据)是除源电极和漏电极与沟道部的邻接部中的上述电极一侧的裕量区域17以外的源电极和漏电极对应的图形数据。描绘后，将其显影，形成至少与半透光部对应的第2抗蚀剂图形16a(参照图3(g))。再有，该裕量区域在考虑到2次描绘的对准精度而定为比设想的对准偏移大的距沟道部一侧的宽度。但是，由于考虑到当裕量区域大时，露出了的遮光膜引起的高反射在掩模使用时可能会出问题，故增大至必要以上并不见佳。从而，在本实施方式的情况下，最好在0.1～1μm的范围内进行设定。
接着，以所形成的第2抗蚀剂图形16a作为掩模，用湿法或干法刻蚀除去成为透光部的区域的半透光膜12。由此，半透光部被描绘成透光部，形成半透光部和透光部。再有，残留的抗蚀剂图形用氧灰化等除去(参照图3(h))。
如上所述，图1所示的本实施方式的灰色调掩模10被制造出来。
图2(b)和图2(c)相对于图2(a)的理想结构而言，是在上述方法中设想了第1描绘图形的描绘与第2描绘图形的描绘引起了对准偏移的情形的例子，图2(b)是第2描绘图形相对于第1描绘图形偏移向图中右侧的例子，图2(c)是第2描绘图形相对于第1描绘图形偏移向图中左侧的例子。如这些图所示，对于本实施方式中的灰色调掩模，第2描绘数据是除源电极和漏电极与沟道部的邻接部中的上述电极一侧的与除裕量区域17以外的源电极和漏电极对应的图形数据，由此，在沟道部一侧设置裕量区域，形成半透光膜图形12a，故即使发生对准偏移，也不会使与沟道部对应的图形尺寸精度恶化。
从而，按照本实施方式，由于能以高精度形成TFT特性上重要的图形，故能提供高品质的灰色调掩模。
再有，作为遮光膜13的材料，最好是在薄膜中得到高的遮光性的材料，例如可举出Cr、Si、W、Al等。再有，遮光膜13最好通过在表面或表里两面例如形成具有由上述金属的氧化物构成的抗反射层的遮光膜，使进行描绘时的描绘精度变为良好。此外，遮光膜13也可以是为了依次调整刻蚀速度使得刻蚀引起的剖面形状变为良好，而变更了组成的多层膜或组成倾斜膜。另外，作为半透光膜12的材料，最好是在薄膜中将透光部的透射率定为100％时得到透射率为50％左右的半透光性的材料，例如可举出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等是依据其膜厚得到高的透光性或得到半透光性的材料。另外，由于所形成的掩模的遮光部为半透光膜12与遮光膜13的叠层，故即使单独用遮光膜时遮光性不足，只要在与半透光膜合并使用时得到遮光性即可。再有，此处，所谓透射率，是指使用灰色调掩模的例如对大型LCD用曝光机的曝光光的波长的透射率。半透光膜的透射率不必完全限定于50％左右。半透光部的透射性设定为何种程度是设计上的问题。
遮光膜13和半透光膜12的材料也可以是刻蚀特性互相相同或类似的材料，但如考虑到在刻蚀半透光膜时的遮光膜的侧刻蚀，以及在形成裕量区域时的基底的遮光膜的削除，最好是在半透光膜的刻蚀时遮光膜具有耐刻蚀性的材料。另外，为了防止上述的侧刻蚀及基底的削除，在形成半透光膜前，也可设置刻蚀中止层。作为刻蚀中止层，例如可采用SiO2或SOG(Spin on Glass在玻璃上转涂)等。这些材料的透射性是良好的，即使介入半透光部也不损害其透射特性，从而也可不必预先除去。
接着，说明本发明的实施方式2。再有，实施方式2是将本发明应用于图11(A)所示的结构的灰色调掩模的制造方法的例子。
在本实施方式中所使用的掩模毛坯24如图4(a)所示，是在由石英等构成的主表面的尺寸为450mm×550mm的大型透明基板11上，依次形成了由遮光膜材料和具有刻蚀选择性的材料构成的半透光膜12和例如由铬系材料构成的遮光膜13的材料。
上述掩模毛坯24通过在透明基板11上依次形成半透光膜12和遮光膜13而得到，但成膜方法只要适当地选择蒸镀法、溅射法、CVD(化学气相淀积)法等适合于膜种类的方法即可。另外，关于膜厚，并无特别制约，总之只要用最佳的膜厚形成以便得到良好的遮光性或半透光性即可。
接着，在该掩模毛坯24上例如涂敷电子束或激光描绘用的正型抗蚀剂，进行烘焙，形成用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜15(参照图4(b))。接着，用电子束描绘机或激光描绘机等进行描绘。描绘数据(第1描绘数据)是与遮光膜图形13a对应的图形数据，而遮光膜图形13a又对应于图2中所示的在源电极和漏电极的对置部分与沟道部邻接的区域。描绘后，将其显影，在掩模毛坯上形成与遮光部对应的第1抗蚀剂图形15a(参照图4(b))。
关于涉及与栅电极的对准的标记的形成，在上述工序中，将涉及与栅电极的对准的标记包含在用于形成遮光膜图形的描绘数据(第1描绘数据)中，与半透光膜图形的形成的同时也进行标记的形成，在以下的工序中，与半透光膜图形同样地，可形成利用半透光膜所形成的标记图形。
接着，以所形成的抗蚀剂图形15a作为掩模，用干法刻蚀遮光膜13，形成与遮光部对应的遮光膜图形13a(参照图4(c))。在遮光膜13由Cr系材料构成的情况下，可应用采用了氯气的干法刻蚀。在与遮光部对应的区域以外，通过遮光膜13的刻蚀，基底的半透光膜12呈露出的状态。残留的抗蚀剂图形15a用基于氧的灰化或浓硫酸等除去(参照图4(d))。
接着，再在整个面上涂敷上述抗蚀剂，形成第2抗蚀剂膜16(参照图4(e))。然后，进行第2次描绘。此时的描绘数据(第2描绘数据)是在图2所示的除源电极和漏电极与沟道部的邻接部中的与上述电极一侧的裕量区域17以外的源电极和漏电极对应的图形数据。描绘后，将其显影，形成用于形成半透光膜图形的抗蚀剂图形16a(参照图4(f))。再有，该裕量区域的宽度与实施方式1相同。
接着，以所形成的抗蚀剂图形16a和遮光膜图形13a作为掩模，用干法刻蚀除去成为透光部的区域的半透光膜12。此时，由于遮光膜图形13a具有耐受半透光膜12的刻蚀的特性，故半透光膜12沿着遮光膜图形13a被刻蚀。由此，半透光部被描绘成透光部，形成半透光部和透光部(参照图4(g))。然后，残留的抗蚀剂图形用氧灰化等除去(参照图4(h))。
如上所述，本实施方式的灰色调掩模被制造出来。
图5是图4的(f)和(g)中用虚线包围的部分的放大图，相对于图5(a)的理想结构而言，是在上述方法中设想了第1描绘图形的描绘与第2描绘图形的描绘引起了对准偏移的情形的例子，图5(b)是第2描绘图形相对于第1描绘图形偏移向图中右侧的例子，图5(c)是第2描绘图形相对于第1描绘图形偏移向图中左侧的例子。如这些图所示，对于本实施方式中的灰色调掩模，第2描绘数据是除源电极和漏电极与沟道部的邻接部中的与上述电极一侧的裕量区域17以外的源电极和漏电极对应的图形数据，由此，由于在沟道部一侧设置裕量区域，形成第2抗蚀剂图形16a，故即使发生对准偏移，也不会使与沟道部对应的图形尺寸精度恶化。
另一方面，图6是为了比较起见，关于在上述方法中，在第2描绘图形中，不设置裕量区域，而采取与源电极和漏电极对应的图形数据的情况所示的图。即，相对于图6(a)的理想结构而言，是在上述方法中设想了第1描绘图形的描绘与第2描绘图形的描绘引起了对准偏移的情形的例子，图6(b)是第2描绘图形相对于第1描绘图形偏移向图中右侧的例子，图6(c)是第2描绘图形相对于第1描绘图形偏移向图中左侧的例子。
如这些图所示，在不设置裕量区域的例子中，因为对准偏移的发生，会使与沟道部对应的图形精度恶化。
这样，按照本实施方式，由于能以高精度形成TFT特性上重要的图形，故能提供高品质的灰色调掩模。
再有，在上述实施方式2中，作为遮光膜13的材料和半透光膜12的材料，可以使用与实施方式1相同的材料。但是，关于上述遮光膜13与半透光膜12的材料的组合，膜的特性必须互不相同，在一种膜的刻蚀环境中，另一种膜必须具有耐受性。例如，在用Cr形成遮光膜13、用MoSi形成半透光膜12的情况下，如采用氯系气体干法刻蚀Cr遮光膜，或采用使硝酸亚铈铵与过氧盐混合并稀释了的刻蚀液等进行湿法刻蚀，则由于在与基底的MoSi半透光膜之间得到高的刻蚀选择比，故MoSi半透光膜几乎不受损伤地可通过刻蚀仅除去Cr遮光膜。此外，希望上述遮光膜13与半透光膜12在基板上成膜时有良好的紧密接触性。
另外，使遮光膜13和半透光膜12的材料为刻蚀特性互相相同或类似的材料，可采用在半透光膜12与遮光膜13之间设置了刻蚀中止层的掩模毛坯。作为刻蚀中止层，例如可采用SiO2或SOG(Spin on Glass在玻璃上转涂)等。这些材料的透射性是良好的，即使介入半透光部也不损害其透射特性，从而也可不必预先除去。
再有，在上述的实施方式中，说明了仅在遮光部的沟道部一侧设置了裕量区域的例子，但如图7所示，遮光部和透光部所邻接的其它部分也可设置裕量区域18。通过设置裕量区域18，即使是在Y方向产生了对准偏移的情况，也可防止半透光膜超出遮光部。
再有，在上述的实施方式中，示出了先行例2的TFT基板制造用的灰色调掩模，但本发明也可应用于具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按该顺序邻接的图形的灰色调掩模。
权利要求
1.一种灰色调掩模，具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形，其特征在于，所述图形具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，所述遮光部由形成遮光部的遮光膜和在该遮光膜上的除与上述透光部的邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域所形成的半透光膜层叠而成。
2.一种灰色调掩模，用于薄膜晶体管基板的制造工序中，至少具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分所形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分所形成的半透光部、以及对应于与上述遮光部邻接的沟道部的透光部，其特征在于，所述遮光部由形成遮光部的遮光膜和在该遮光膜上的与上述透光部的除邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域所形成的半透光膜层叠而成。
3.一种灰色调掩模的制造方法，所制造的灰色调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形，且具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，其特征在于，具有在透明基板上准备至少形成遮光膜的掩模毛坯的工序；遮光部图形形成工序，包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序；接着，在形成了所述遮光部的透明基板上形成半透光膜的工序；接着，半透光膜图形形成工序，包含为了形成半透光膜图形而在所述半透光膜上形成的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序，所述第1描绘图形是与所述遮光部对应的图形，第2描绘图形是所述半透光部和所述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
4.一种灰色调掩模的制造方法，所制造的灰色调掩模用于薄膜晶体管基板的制造工序中，且至少具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分所形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分所形成的半透光部、以及对应于与所述遮光部邻接的沟道部的透光部，其特征在于，具有在透明基板上准备至少形成遮光膜的掩模毛坯的工序；遮光部图形形成工序，包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序；接着，在形成了所述遮光部的透明基板上形成半透光膜的工序；接着，半透光膜图形形成工序，包含为了形成半透光膜图形而在上述半透光膜上形成的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序，所述第1描绘图形是与所述遮光部对应的图形，第2描绘图形是所述半透光部和所述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
5.一种灰色调掩模的制造方法，所制造的灰色调掩模具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形，且具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，其特征在于，具有在透明基板上准备至少层叠了半透光膜、遮光膜的掩模毛坯的工序；遮光部图形形成工序，包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序；以及半透光膜图形形成工序，包含为了形成半透光膜图形而在所述半透光膜上形成的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序，所述第1描绘图形是与所述遮光部对应的图形，第2描绘图形是所述半透光部和所述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
6.一种灰色调掩模的制造方法，所制造的灰色调掩模用于薄膜晶体管基板的制造工序中，至少具有在薄膜晶体管基板上的与源电极和漏电极对应的图形的源电极和漏电极的对置部分所形成的遮光部、在源电极和漏电极的遮光部以外的部分所形成的半透光部、以及对应于与所述遮光部邻接的沟道部的透光部，其特征在于，具有在透明基板上准备至少层叠了半透光膜、遮光膜的掩模毛坯的工序；遮光部图形形成工序，包含在用于形成遮光膜图形的第1抗蚀剂膜上描绘第1描绘图形并将其显影，形成第1抗蚀剂图形，以该第1抗蚀剂图形作为掩模刻蚀遮光膜的工序；以及半透光膜图形形成工序，包含为了形成半透光膜图形而在所述半透光膜上形成的第2抗蚀剂膜上描绘第2描绘图形并将其显影，形成第2抗蚀剂图形，以该第2抗蚀剂图形作为掩模刻蚀半透光膜的工序，所述第1描绘图形是与所述遮光部对应的图形，第2描绘图形是所述半透光部和所述遮光部内的至少除遮光部与透光部的邻接部中的与遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域对应的图形。
全文摘要
本发明提供一种灰色调掩模和灰色调掩模的制造方法，作为具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形的灰色调掩模，半透光部的透射率分布良好，与透光部邻接的遮光部的图形剖面形状良好，透光部的图形精度良好。它是具有由遮光部、透光部和半透光部构成的图形的灰色调掩模(10)，所述图形具有其透光部、遮光部和半透光部在一个方向按照该顺序邻接的图形，所述遮光部由形成遮光部的遮光膜(13a)和该遮光膜(13a)上的除与所述透光部的邻接部中的遮光部一侧的所希望的裕量区域以外的区域所形成的半透光膜(12a)层叠而成。
文档编号H01L21/336GK1721960SQ20051008407
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月12日
发明者佐野道明 申请人:Hoya株式会社