专利名称：灰调掩模及其制造方法
技术领域：
本发明涉及灰调掩模及其制造方法等。
背景技术：
近年来，在大型LCD用掩模的领域中，正尝试利用灰调掩模减少掩模的个数(月刊FPD Intelligence 1999年5月)。
这里，灰调掩模，例如，如图5(1)所示，具有遮光部1、透光部2和灰调部3。灰调部3是形成使用灰调掩模的大型LCD用曝光机的分辨率极限以内的微细遮光图形3a的区域，其形成目的是减少透射过该区域的光的透射量，通过该区域减少照射量而可选地改变光致抗蚀剂膜的厚度。遮光部1和微细遮光图形3a通常都是由铬或铬化合物等相同材料形成的相同厚度的膜形成。透光部2和微细透光部3b都是透明衬底上没有形成遮光膜等的透明衬底部分。
使用灰调掩模的大型LCD用曝光机的分辨率极限，用步进方式的曝光机约为3μm，用镜面投影方式的曝光机约为4μm。因此，例如，假设图5(1)中灰调部中的微细透光部3b的间距宽小于3μm，曝光机的分辨率极限以内的微细遮光图形3a的线宽小于3μm。在用上述的大型LCD用曝光机曝光时，由于通过灰调部3的曝光光整体上曝光量不足，经过该灰调部3曝光的正型光致抗蚀剂的厚度仅变薄而残留在衬底上。即，抗蚀剂随着曝光量的不同，对应普通的遮光部1的部分与对应灰调部3的部分相对于显影液的溶解度有差别，因此显影后抗蚀剂的形状，如图5(2)所示，对应普通的遮光部1的部分1’例如约为1.3μm，对应灰调部3的部分3’例如约为0.3μm，对应透光部2的部分成为没有残存抗蚀剂的部分2’。然后，在不残存抗蚀剂的部分2’对被加工衬底进行第一蚀刻，通过研磨加工等除去对应灰调部3的薄部分3’的抗蚀剂等在该部分进行第二蚀刻，从而在一个掩模上进行传统的2个掩模的工序，减少了掩模的个数。
在上述灰调掩模中，要用使用灰调掩模的大型LCD用曝光机的分辨率极限的微细图形形成灰调部，理想的情况是例如微细线&间隔图形是2μm左右的间距(大约一半1μm左右是微细透光部)，必须以大约±0.2μm的精度加工微细图形，但是从当前的LCD用掩模的精度来看，是非常严格的精度。
此外，用现在的大型掩模自动缺陷检查装置检测2μm间距图形的缺陷(特别是对图形边缘的缺陷检查)非常困难，而且，以大约±0.2μm的精度进行微细图形的检查也非常困难。并且，由于用微细图形构成灰调部，因此，数据制作中的数据容量庞大，超出描绘机和描绘机附带的数据交换(格式转换)机的能力时，有可能不能描绘。具体来说，例如，为了使图6(2)所示的灰调部3的数据与图6(1)所示的遮光部1和透光部2的数据不重复，必须避开遮光部和透光部来制作数据，使数据制作变得复杂，而且灰调部3的数据显示为沿着遮光部和透光部数据的复杂形状，因此灰调部的数据容量变得庞大，图6(3)所示的合成数据的容量也很庞大。
另一方面，部分地改变透明衬底上所设的铬单层膜的膜厚，把膜厚较厚的部分作为遮光部，把中等膜厚的部分作为灰调部，膜厚为零的部分作为透光部的灰调掩模已广为人知。但是，由于铬膜的透射率低(遮光性高)可得到透射率为0％的膜厚很薄，因此使中等膜厚部分为可得到中间的规定透射率的膜厚的半蚀刻比较难。因此，提出了部分地改变透明衬底上设置的铬化合物单层膜的膜厚的灰调掩模(特开平7-49410号公报)。这种情况下，铬化合物单层膜的得到透射率为0％的膜厚约为4000埃较厚，因此与铬单层膜的情况相比，对中等膜厚部分进行半蚀刻，使得到中间的规定透射率的膜厚比较容易。但是，这种方法由于膜厚太厚，因此长宽比(图形尺寸和高度的比)大，其结果遮光部的图形形状、图形精度便差，而且蚀刻时间长。另外，实际上，用半蚀刻对膜厚进行精确控制比较难，实用上有困难。
发明内容
本发明的目的是提供解决上述问题的灰调掩模及其制造方法。
本发明具有以下的构成。
灰调掩模及其制造方法(构成1)一种灰调掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰调部，其特征在于，构成所述遮光部的膜至少由主要从透明衬底一侧控制灰调部中的透射率的透射率控制膜、减小遮光部中的透射率的透射率降低膜构成，所述透射率控制膜和所述透射率降低膜都是由包含相同金属的膜构成，所述灰调部是把构成所述遮光部的膜沿其厚度方向除去一部分而形成的。
(构成2)根据构成1所述的灰调掩模，其特征在于，所述透射率控制膜是与所述透射率降低膜的蚀刻速率相同或慢的材料。
(构成3)根据构成2所述的灰调掩模，其特征在于，所述透射率控制膜由铬化合物构成，所述透射率降低膜由铬构成。
(构成4)根据构成1到3中任何一个所述的灰调掩模，其特征在于，所述透射率降低膜上具有防止反射膜。
(构成5)一种灰调掩模的制造方法，是构成1～4中任何一个所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明衬底上制备至少依次形成透射率控制膜、透射率降低膜的掩模板，在所述板上形成抗蚀膜，对形成透光部的部分，以完全感光抗蚀膜的曝光量，对形成灰调部的部分，以比完全感光抗蚀膜的曝光量小的曝光量曝光抗蚀剂膜，进行显影处理，在形成遮光部的部分和形成灰调部的部分形成抗蚀剂的残膜值不同的抗蚀剂图形，把所述抗蚀剂图形作为掩模蚀刻透射率降低膜、透射率控制膜来形成透光部，只除去所述灰调部上残存的抗蚀剂图形，把前面工序残存的抗蚀剂图形作为掩模除去透射率降低膜和透射率控制膜的叠层膜的至少一部分，进一步剥离残存的抗蚀剂图形。
(构成6)一种灰调掩模板，用于制造构成1～4中任何一个所述的灰调掩模，其特征在于，在透明衬底上，至少具有主要从透明衬底一侧控制灰调部中的透射率的透射率控制膜和减小遮光部中的透射率的透射率降低膜，所述透射率控制膜和所述透射率降低膜都是由包含相同金属的膜构成，并且，用所述透射率控制膜和所述透射率降低膜构成遮光膜。
(构成7)一种灰调掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰调部，其特征在于，所述遮光部包括在透明衬底上依次形成的半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜，所述灰调部包括在所述透明衬底上形成的半透光膜或半透光膜和蚀刻阻止膜。
(构成8)根据构成7所述的灰调掩模，其特征在于，以可用相同蚀刻液或相同蚀刻气体处理的膜构成所述遮光膜和所述半透光膜。
(构成9)根据构成7或8所述的灰调掩模，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜由包含铬的材料构成。
(构成10)根据构成7～9中的任何一个所述的灰调掩模，其特征在于，所述蚀刻阻止膜是SiO2或SOG(Spin On Glass)。
(构成11)一种灰调掩模的制造方法，是构成7～10中任何一个所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明衬底上制备至少依次形成半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜的掩模板，在所述板上形成抗蚀剂膜，对形成透光部的部分，以完全感光抗蚀膜的曝光量，对形成灰调部的部分，以比完全感光抗蚀膜的曝光量小的曝光量曝光抗蚀剂膜，进行显影处理，在形成遮光部的部分和形成灰调部的部分形成抗蚀剂的残膜值不同的抗蚀剂图形，把所述抗蚀剂图形作为掩模蚀刻半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜来形成透光部，只除去所述灰调部上残存的抗蚀剂图形，把前面工序残存的抗蚀剂图形作为掩模除去遮光膜或遮光膜和蚀刻阻止膜，进一步剥离残存的抗蚀剂图形。
(构成12)一种灰调掩模板，用于制造构成7～10中任何一个所述的灰调掩模，其特征在于，在透明衬底上具有半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜。
(构成13)根据构成7～10中任何一个所述的灰调掩模，其特征在于，灰调掩模是LCD用掩模或PDP用掩模。
根据构成1，通过把构成遮光部的膜设为透射率控制膜和比该透射率控制膜的光透射率低的透射率降低膜的2层结构，可把膜厚设为比透射率降低膜单层膜(例如现有的铬单层膜)厚，比透射率控制膜单层膜(例如现有的铬化合物单层膜)薄，因此可通过半蚀刻控制灰调部的膜厚，并且能缩短蚀刻时间，而且长宽比低，其结果可改进遮光部的图形形状、图形精度。
另外，沿厚度方向除去构成遮光部的透射率降低膜和透射率控制膜的一部分叠层膜而得到的灰调部，除了除去透射率降低膜的形式之外，还包括沿厚度方向除去透射率降低膜的一部分的形式、沿厚度方向除去透射率降低膜和透射率控制膜的一部分的形式。
根据构成2，由于透射率控制膜是与透射率降低膜的蚀刻速率相比相同或较慢的材料，在通过蚀刻除去透射率降低膜时，可减少蚀刻到透射率控制薄膜，因此，可容易地得到透射率控制薄膜的膜厚均匀性高的灰调掩模。
构成2中，最好用控制了透射率的薄金属层(例如，铬化合物、MoSi、Si、W、Al)构成透射率控制薄膜，用遮光性高的薄膜(例如铬、Si、W、Al)构成透射率降低膜。此外，最好是相互附着性好的组合。
根据构成3，由于透射率控制薄膜由铬化合物(特别是氧化铬)构成，可容易地得到控制了透射率的膜厚均匀的透射率控制薄膜，而且。由于透射率降低薄膜由铬构成，可构成薄的透射率降低薄膜。
上述构成2和3中的铬化合物包括氧化铬(CrOx)、氮化铬(CrNx)，氮氧化铬(CrOxNy)、氟化铬(CrFx)和这些的膜中包含碳和氢的化合物。
根据构成4，通过使用在透射率降低膜上设有防止反射膜的掩模板，仅通过对该掩模板进行蚀刻加工，即可得到具有防止反射层的灰调掩模。
根据构成5，通过根据曝光量使各区域的抗蚀剂膜厚不同，不需要在后面的工序中进行抗蚀剂工艺(抗蚀剂涂敷、描绘(曝光)，显影)。
根据构成6，使用该掩模板、只要用各层膜的除去工序和抗蚀剂的减膜工序，即可制造灰调掩模。此外，可得到遮光部的图形形状和图形精度优良、灰调部(半透射膜)的透射特性均匀性等优良的高质量灰调掩模。
根据构成7，通过在透明衬底上依次形成半透光膜、蚀刻阻止膜和遮光膜的3层结构，在通过蚀刻除去灰调部(半透光部)中的遮光部时，通过蚀刻阻止膜可避免半透光膜的减膜，因此，可容易地获得半透光膜的膜厚均匀性非常好的灰调掩模。此外，由于可用铬等遮光性高的薄膜构成遮光膜，因此可缩短蚀刻时间并且长宽比低，其结果遮光部的图形形状、图形精度良好。而且，由于设有蚀刻阻止层，因此可用相同材料的膜或主要成分相同的膜等构成遮光膜和半透光膜。
采用SiO2或SOG作为蚀刻阻止膜时，由于SiO2或SOG具有与透明衬底相同的透射特性，因此即使通过灰调部(半透光部)对其透射特性也没有影响，所以也可以除去灰调部(半透光部)中的蚀刻阻止膜。
在本发明中，最好选择Cr、铬化合物、MoSi、Si、W、Al中的任何一个作为遮光膜和/或半透光膜。
根据构成8，通过以可用相同的蚀刻液或相同的蚀刻气体处理的膜构成遮光膜和半透光膜，可同时加工遮光膜和半透光膜。
根据构成9，由于遮光膜和半透光膜由包含铬的材料构成，可用相同的蚀刻液或相同的蚀刻气体同时加工遮光膜和半透光膜。这样的例子包括相同材料的膜(例如半透光膜Cr、遮光膜Cr)或主要成分相同的膜(例如半透光膜铬化合物、遮光膜Cr)等。特别是，半透光膜由铬化合物等构成，半透光膜由铬化合物等构成时具有下述的效果。首先，半透光膜由铬化合物等构成时，可使具有规定透射率的铬化合物的膜厚较厚，可以高精度地控制其膜厚的均匀性进而控制其透射率的均匀性。与此相反，半透光膜由Cr等构成时，具有规定透射率的Cr的膜厚非常薄，由于其膜厚稍微变化都会引起其透射率的大幅度变化，因此与铬化合物等的情况相比，高精度地控制Cr半透光膜的均匀性及其透射率的均匀性比较难。此外，遮光膜由Cr等构成时，由于可使具有规定遮光性(光密度)的Cr的膜厚较薄，其结果可抑制整个遮光部的厚度，因此遮光部的图形形状、图形精度良好。与此相反，遮光膜由铬化合物等构成时，具有规定遮光性(光密度)的铬化合物的膜厚较厚，其结果不能抑制整个遮光部的厚度，因此遮光部的图形形状、图形精度较差。
另外，在上述构成7到9中的铬化合物包括氧化铬(CrOx)、氮化铬(CrNx)、氮氧化铬(CrOxNy)、氟化铬(CrFx)和这些膜中包含碳和氢的化合物。
根据构成10，通过采用SiO2或SOG(Spin On Glass)作为蚀刻阻止膜，由于SiO2或SOG具有与透明衬底相同的透射特性，因此即使介于遮光部或灰调部(半透光部)之间对其透射特性也没有影响。此外，由于SiO2或SOG对大多数遮光膜材料或半透光膜材料起到蚀刻阻止层的作用因此是优选的。而且，SiO2或SOG与遮光膜材料或半透光膜材料的附着性较高。
另外，在不设置蚀刻阻止层时，必须使用能取得蚀刻选择比的材料来构成半透光膜和遮光膜，对材料有限制，而且往往半透光膜和遮光膜的附着力也成问题。
最好由SiO2或SOG构成的蚀刻阻止层的厚度为100～1000埃的范围。
根据构成11，由于在各区域中根据曝光量使抗蚀剂膜厚不同，不再需要后面工序中的抗蚀剂工艺(抗蚀剂涂敷、描绘(曝光)、显影)。
另外，最好同时进行除去应形成透光部的部分上的蚀刻阻止膜的工序和除去应形成半透光部的部分上的抗蚀剂的工序。
此外，最好同时进行除去应形成透光部的部分上的半透光膜的工序和除去应形成半透光部的部分上的遮光膜的工序。
根据构成12的掩模板，仅通过各层膜的除去工序、抗蚀剂的减膜处理工程，即可制造灰调掩模。此外，可获得灰调部(半透光膜)的膜厚的均匀性进而获得透射特性优良的高质量灰调掩模。
在上述构成7到12中，遮光膜和半透光膜的总光密度是3.0以上即可。即，即使遮光膜自身的光密度不到3.0以上，只要与半透光膜合起来的光密度在3.0以上即可。这种情况下，仅半透光膜的光密度部分即可减薄遮光膜。
根据构成13，在LCD用灰调掩模板的情况下，由于衬底尺寸大确保膜厚的均匀性比较困难，因此如果在把单层膜半蚀刻到中等膜厚的方法中考虑掩模板中膜厚的偏差，必须通过半蚀刻进行严密的膜厚控制(具体来说必须通过半蚀刻把蚀刻量的面内偏差抑制到基本为零)，实际上由于这种严密的膜厚控制很难，所以这种方法的实用性存在困难。与此相反，本发明的灰调掩模的制造方法不存在这样的问题，因此，本发明在LCD(液晶显示装置)用的大型灰调掩模(彩色滤光器、薄膜晶体管(TFT)制作用等)和PDP(等离子显示板)用的大型灰调掩模等的实用化方面不可欠缺。
另外，根据上述本发明的灰调掩模及其制造方法，可得到以下的效果。
由于不必使用灰调掩模的大型LCD曝光机的分辨率极限的微细图形形成灰调部，因此不会产生灰调部中微细图形的加工精度的问题。
通过用透射率控制膜的膜厚控制灰调部或者通过透光膜的膜厚控制灰调部(半透光部)，由于检测波形稳定，因此与用微细图形形成灰调部的情况相比，缺陷检测比较容易。
由于使用预先控制透射率的透射率控制膜或控制透射率的半透光膜，因此透射率的控制比较容易。
即使遮光部和透光部的图形形状复杂，由于灰调部(半透射部、半透光部)调节曝光量对灰调部整个面进行同样的描绘(所谓的“全曝光”)，因此与描绘由微细图形构成的灰调部的情况相比，灰调部的描绘数据量变少，使描绘变得容易。
图1是用于说明本发明的一个实施方式的描绘数据的图，图1(1)是包含所有图形数据时的合成数据，图1(2)是遮光部和透光部的描绘数据，图1(3)是灰调部的描绘数据。
图2是表示描绘后的光照射量分布的图。
图3是表示本发明的一个实施方式的灰调掩模的制造步骤的部分剖面图。
图4是表示CrO透射率控制膜的膜厚和透射率的关系的图。
图5是说明灰调掩模的图，(1)是部分平面图，(2)是部分剖面图。
图6是说明现有的描绘数据的图，图6(1)是遮光部和透光部的描绘数据，图6(2)是灰调部的描绘数据，图6(3)是包含所有的图形数据的合成数据。
图7是表示本发明的一个实施方式的灰调掩模的制造步骤的一部分的部分剖面图。
图8是表示本发明的一个实施方式的灰调掩模的制造步骤的一部分(续)的部分剖面图。
图9是表示CrO半透光膜的膜厚和透射率的关系的图。
具体实施例方式
下面对本发明的第一实施方式进行说明。
以包含遮光部、透光部和灰调部所有图形数据时的合成数据，如图1(1)所示，由遮光部1和透光部2(例如TFT的非晶硅图形)和其周围形成的灰调部3(半透射部和半透光部)构成的情况为例子。这种情况下，图1(2)所示的遮光部1和透光部2的数据与图1(3)所示的灰调部3的数据分离。然后，在用可完全除去抗蚀剂的曝光量(100％)描绘透光部之后，通过用完全感光抗蚀剂的曝光量的大约一半的曝光量描绘灰调部3(半透射部或半透光部)，可进行图1(1)所示图形的描绘。如果是图1(1)所示的描绘图形，不必在灰调部中形成分辨率极限以下的微细图形，可解决在灰调部中形成微细图形时的数据容量问题。另外，关于透光部2和灰调部3的描绘顺序，顺序不同，先描绘哪个都可以。
在抗蚀剂上(正型抗蚀剂的描绘例)描绘上述图1(1)所示的描绘数据时的曝光量的分布如图2所示。即，透光部2的曝光量为100％，灰调部的曝光量为50％，遮光部1的曝光量为0％(未被曝光)。
下面对灰调掩模的制造步骤进行说明。
图3是表示灰调掩模的制造步骤的部分剖面图，表示图2的I-I线剖面。
首先，如图3(1)所示，对在透明衬底11上依次形成透射率控制膜12、透射率降低膜13和酚醛系的正型抗蚀剂膜14的衬底，用如图2所示的曝光分布进行描绘时，区域B未曝光，调节描绘时的曝光量以使区域A曝光、显影之后的膜厚是区域B的残膜值的大约一半。区域C施予足以进行抗蚀剂构图的曝光量。这时的描绘方法，用激光描绘机，用曝光量100％的光量进行区域C的描绘之后，用大约为曝光量50％的光量进行区域A的描绘。关于区域A、C的描绘顺序，先描绘哪个都可以。
接着，如图3(2)所示，用湿式处理加工(显影、减膜处理)抗蚀剂膜14以具有膜厚差。
此时，区域A中的抗蚀剂的膜厚大约是区域B的一半，区域C中是完全除去抗蚀剂的状态。另外，湿式处理是，例如，用无机碱(例如KOH、浓度0.63N)或有机碱(例如TMAH、浓度2.3％)等显影液进行处理。
接着，如图3(3)所示，用湿式蚀刻或干式蚀刻完全除去在完全除去抗蚀剂的区域C中露出的透射率降低膜13和透射率控制膜12。
接着，如图3(4)所示，通过干式处理(例如O2研磨)完全除去区域A的抗蚀剂。其结果，区域B(遮光部)的抗蚀剂膜厚变为原先的一半左右。
接着，如图3(5)所示，通过湿式蚀刻或干式蚀刻完全除去区域A的透射率降低膜13，形成灰调部。这时，如果区域A的透射率控制膜选择比透射率降低膜的蚀刻速率慢的材料，由于可抑制透射率控制膜的蚀刻，因此可获得由以规定膜厚控制透射率的透射率控制膜构成的灰调部。
接着，如图3(6)所示，通过用有机碱或干式处理(O2研磨)除去残留的抗蚀剂，可获得分别在区域B中形成遮光部，在区域A中形成灰调部，在区域C中形成透光部的灰调掩模。
另外，在上述实施方式中，例如，在石英衬底等透明衬底上，用溅射法等使CrO等具有控制了透射率的厚度的透射率控制膜成膜，用溅射法等使Cr等具有遮光性厚度的透射率降低膜成膜，在该透射率降低膜上用5000～10000埃的范围涂敷抗蚀剂来制作用于制作灰调掩模的掩模板。
这时，透射率降低膜和透射率控制膜的总光密度设为3.0以上。
透射率控制膜的厚度设为使透射率控制膜的透射率为20％～50％。例如，在透射率控制膜中使用CrO时，使透射率控制膜的膜厚为650～1400埃的范围(图4)。在其上的透射率降低膜中使用Cr时，使Cr透射率降低膜的膜厚为500埃以上。
此外，最好把透射率降低膜和透射率控制膜合起来的遮光膜的厚度设为1400～2000埃。若比1400埃薄，则由半蚀刻对膜厚的控制性变差，如超过2000埃，则图形形状、图形精度变差。
接着，作为第二实施方式，对灰调掩模的另一种制造步骤进行说明。
图7和图8是表示灰调掩模的另一种制造步骤的部分剖面图，示出图2的I-I线剖面。
首先，如图7(1)所示，对于在透明衬底21上依次形成半透光膜22、蚀刻阻止膜(阻挡膜)23、遮光膜24和酚醛系的抗蚀剂膜25的衬底，以图2所示的曝光分布进行描绘时，调节描绘时的曝光量使区域B为未曝光，区域A曝光、显影之后的膜厚大约是区域B的残膜值的一半。区域C施加足以进行抗蚀剂构图(残膜值为零)的曝光量。这时的描绘方法，用激光描绘机，用曝光量100％的光量进行区域C的描绘之后，用大约为曝光量50％的光量进行区域A的描绘。关于区域A、C的描绘顺序，先描绘哪个都可以。
接着，如图7(2)所示，用湿式处理加工(显影、减膜处理)抗蚀剂膜14以具有膜厚差。
此时，区域A中的抗蚀剂膜25的膜厚大约是区域B的一半，区域C中是完全除去抗蚀剂的状态。另外，湿式处理是，例如，用无机碱(例如KOH、浓度0.63N)或有机碱(例如TMAH、浓度2.3％)等显影液进行处理。
接着，如图7(3)所示，用湿式蚀刻或干式蚀刻完全除去在完全除去抗蚀剂的区域C中露出的遮光膜24。
接着，如图7(4)所示，通过使用氟系水溶液的湿式蚀刻或使用氟系气体的干式蚀刻，除去区域C的蚀刻阻止膜23(SiO2膜或SOG)。
另外，用干式蚀刻处理蚀刻阻止膜23的情况下，也可以与下一个工序(图8(1))中进行的区域A(半透光部)的抗蚀剂除去操作同时进行。
接着，如图8(1)所示，通过干式处理(例如O2研磨)完全除去区域A的抗蚀剂。其结果，区域B(遮光部)的抗蚀剂膜25的膜厚变为原先的一半左右。
另外，在前一个工序(图7(4))中，用干式蚀刻处理蚀刻阻止膜23的情况下，可以省略本工序。
接着，如图8(2)所示，通过湿式蚀刻或干式蚀刻完全除去区域A的遮光膜24和区域C的半透光膜22，同时形成透光部和半透光部。这时，由于区域A的半透光膜22由蚀刻阻止膜保护，所以不被蚀刻。
接着，如图8(3)所示，通过用有机碱或干式处理(O2研磨)除去残留的抗蚀剂，可获得分别在区域B中形成遮光部，在区域A中形成半透光部，在区域C中形成透光部的灰调掩模。
在除去半透光部的蚀刻阻止膜23时，例如，可用湿式蚀刻或干式蚀刻除去区域A(半透光部)的蚀刻阻止膜(图8(4))。
另外，在上述第二实施方式中，例如，在石英衬底等透明衬底上，用溅射法等使Cr或铬化合物(例如CrO等)等具有控制了透射率的厚度的半透光膜成膜，用SiO2膜(用溅射法或蒸镀法等形成)或SOG(spin on glass)形成蚀刻阻止层(阻挡层)，用溅射法等使Cr等具有遮光性厚度的遮光膜成膜，在该遮光膜上用5000～10000埃的范围涂敷抗蚀剂来制作用于制作灰调掩模的掩模板。
这样，通过使遮光膜和半透光膜为Cr系材料，蚀刻阻止层为SiO2系材料，Cr系材料，例如，可通过用在亚硝酸铈铵中加入高氯酸的水溶液的湿式蚀刻或用氯系气体的干式蚀刻来蚀刻，SiO2系材料可通过用氟系水溶液的湿式蚀刻或氟系气体的干式蚀刻来蚀刻，由于这些对相互的蚀刻液或蚀刻气体的选择性高，因此难以被相互蚀刻。
另外，因为由SiO2膜或SOG构成的蚀刻阻止膜几乎对透射率没有影响，因此可以除去。
这时，遮光膜和半透光膜的总光密度设为3.0以上。
此外，蚀刻阻止层的厚度设为100～1000埃的范围。
半透光膜的厚度设为使半透光膜的透射率为20％～50％。例如，在半透光膜中使用Cr时，使半透光膜的膜厚为100～200埃的范围(图9)，在半透光膜中使用CrO时，使半透光膜的膜厚为650～1400埃的范围(图4)。
此外，本发明不限于上述的实施方式等。
例如，在掩模板阶段，可在透射率降低膜上设防止反射层。这种情况下，由于通常可同时蚀刻透射率降低膜和防止反射膜，因此不增加工序。防止反射层，例如可由氧化铬(CrOx)、氮化铬(CrNx)、氮氧化铬(CrOxNy)等构成。
这在用遮光膜代替透射率降低膜、在其上设防止反射层的情况下也是一样。
此外，可以代替湿式处理进行干式蚀刻或干式处理，也可以代替干式蚀刻或干式处理进行湿式处理。而且，不限于使用激光描绘机曝光，也可以使用其他的曝光装置。
灰调部(半透光部)的光照射量不限于充分曝光规定膜厚的光致抗蚀剂所必需的光照射量的50％。
发明效果如上所述，根据本发明，可容易地获得由透射率控制膜等构成的灰调部的膜厚均匀性好的灰调掩模。而且，由于可用铬等遮光性高的薄膜构成透射率降低膜，因此，可缩短蚀刻时间，并且长宽比低，其结果，遮光部的图形形状、图形精度良好。
特别是，本发明在LCD用大型灰调掩模等的实用化方面不可欠缺。
权利要求
1.一种灰调掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰调部，其特征在于，构成所述遮光部的膜至少由主要从透明衬底一侧控制灰调部中的透射率的透射率控制膜、降低遮光部中的透射率的透射率降低膜构成，所述透射率控制膜和所述透射率降低膜都是由包含相同金属的膜构成，所述灰调部是把构成所述遮光部的膜沿其厚度方向除去一部分而形成的。
2.根据权利要求1所述的灰调掩模，其特征在于，所述透射率控制膜是与所述透射率降低膜的蚀刻速率相同或慢的材料。
3.根据权利要求2所述的灰调掩模，其特征在于，所述透射率控制膜由铬化合物构成，所述透射率降低膜由铬构成。
4.根据权利要求1所述的灰调掩模，其特征在于，所述透射率降低膜上具有防止反射膜。
5.一种灰调掩模的制造方法，是权利要求1所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明衬底上制备至少依次形成透射率控制膜、透射率降低膜的掩模板，在所述板上形成抗蚀膜，对形成透光部的部分，以完全感光抗蚀膜的曝光量，对形成灰调部的部分，以比完全感光抗蚀膜的曝光量小的曝光量曝光抗蚀剂膜，进行显影处理，在形成遮光部的部分和形成灰调部的部分形成抗蚀剂的残膜值不同的抗蚀剂图形，把所述抗蚀剂图形作为掩模蚀刻透射率降低膜、透射率控制膜来形成透光部，只除去所述灰调部上残存的抗蚀剂图形，把前面工序残存的抗蚀剂图形作为掩模除去透射率降低膜和透射率控制膜的叠层膜的至少一部分，进一步剥离残存的抗蚀剂图形。
6.一种灰调掩模板，用于制造权利要求1所述的灰调掩模，其特征在于，在透明衬底上，至少具有主要从透明衬底一侧控制灰调部中的透射率的透射率控制膜和降低遮光部中的透射率的透射率降低膜，所述透射率控制膜和所述透射率降低膜都是由包含相同金属的膜构成，并且，用所述透射率控制膜和所述透射率降低膜构成遮光膜。
7.一种灰调掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰调部，其特征在于，所述遮光部包括在透明衬底上依次形成的半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜，所述灰调部包括在所述透明衬底上形成的半透光膜或半透光膜和蚀刻阻止膜。
8.根据权利要求7所述的灰调掩模，其特征在于，以可用相同蚀刻液或相同蚀刻气体处理的膜构成所述遮光膜和所述半透光膜。
9.根据权利要求7所述的灰调掩模，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜由包含铬的材料构成。
10.根据权利要求7所述的灰调掩模，其特征在于，所述蚀刻阻止膜是SiO2或SOG。
11.一种灰调掩模的制造方法，是权利要求7所述的灰调掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明衬底上制备至少依次形成半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜的掩模板，在所述板上形成抗蚀剂膜，对形成透光部的部分，以完全感光抗蚀膜的曝光量，对形成灰调部的部分，以比完全感光抗蚀膜的曝光量小的曝光量曝光抗蚀剂膜，进行显影处理，在形成遮光部的部分和形成灰调部的部分形成抗蚀剂的残膜值不同的抗蚀剂图形，把所述抗蚀剂图形作为掩模蚀刻半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜来形成透光部，只除去所述灰调部上残存的抗蚀剂图形，把前面工序残存的抗蚀剂图形作为掩模除去遮光膜或遮光膜和蚀刻阻止膜，进一步剥离残存的抗蚀剂图形。
12.一种灰调掩模板，用于制造权利要求7所述的灰调掩模，其特征在于，在透明衬底上具有半透光膜、蚀刻阻止膜、遮光膜。
13.根据权利要求1或7所述的灰调掩模，其特征在于，灰调掩模是LCD用掩模或PDP用掩模。
全文摘要
本发明提供一种可容易地获得透射率控制膜的膜厚均匀性高的灰调掩模的制造方法。例如，在透明衬底11上依次形成透射率控制膜12(CrO等)、透射率降低膜13(Cr等)和抗蚀剂膜14，除去应形成透光部的部分(区域C)上的抗蚀剂，除去该部分上的透射率降低膜13和透射率控制膜12而形成透光部，接着，除去应形成灰调部的部分(区域A)上的抗蚀剂，除去该部分上的透射率降低膜13而形成灰调部，来制造灰调掩模。
文档编号G03F7/26GK1940719SQ200610132210
公开日2007年4月4日 申请日期2002年6月18日 优先权日2001年6月6日
发明者野津手重德 申请人:Hoya株式会社