专利名称：：用于制造灰色调掩模的方法
技术领域：
：本申请涉及一种用于制造灰色调掩模的方法。
背景技术：
：在平板显示器的制造过程中，使用灰色调掩模来降低制造成本。灰色调掩模可以表达单掩模的多色调的曝光量。因此，与转换掩模的次数相对应的光蚀刻步骤数量比当使用不能表达半色调级别的光掩模时更少。这种灰色调掩模除了使用在多色调曝光过程中，还广泛使用在各种制造步骤中。灰色调掩模包括挡住光的挡光部分、传输光的开口部分和部分传输光的半透光部分。为了获得两种不同的曝光量，开口部分形成对应于100%曝光量的曝光部分、而挡光部分形成对应于0%曝光量的不曝光部分。半透光部分形成具有在0%与100%之间的曝光量的半透光部分。半透光部分的曝光量由半透光膜的透射率确定并且根据TFT衬底制造过程要求的条件从5%到70%的范围中选择。如在本发明中提到的透射率是指光的透射率。一般地，依据半透光部分的结构将灰色调掩模分类为缝隙掩模和半色调掩模。图22(a)是平面视图而图22(b)是截面视图，各表示缝隙掩模50S的结构。图23(a)和图23(b)都是平面视图而图24(a)和图24(b)都是截面视图，各表示半色调掩模50H的结构。如在图22中所示的，缝隙掩模50S具有在透光衬底S上的挡光部分51、光传输部分52和半透光部分53。缝隙掩模50S的半透光部分53具有缝隙图案53a，其具有相应于在透光衬底S上的分辨率极限的间距。缝隙图案53a获得中间曝光量。然而，当使用缝隙掩模50S时，光掩模的增大增加了用于形成缝隙图案53a的印刷数据。在使用缝隙掩模50S的制造过程中，这样拉长了缝隙掩模50的制造时间和提高了生产成本。在使用灰色调掩模的制造过程中，要求降低上面描述的印刷数据。用于半色调掩模50H的已知结构包括如在图23(a)和图23(b)中所示的、在透光衬底S与半透光膜TF之间具有挡光膜UF的结构，如在图24(a)和图24(b)中所示的、在透光衬底S与挡光膜UF之间具有半透光膜TF的结构，以及在半透光膜TF与挡光膜UF之间具有蚀刻停止层的结构。在半色调掩模50H中，通过半透光膜的光学特性获得中间曝光量。与缝隙掩模50S相比，这显著地降低了上述描述的印刷数据。因此，灰色调掩模的制造时间不会被拉长并且避免生产成本的增加。在曝光过程中曝光光线一般不是单频率的光。曝光光线包括具有例如i线(波长365nm)、h线(波长405nm)或g线(波长436nm)的中心波长的光及具有中心波长附近的波长的光。照射到曝光物体上的曝光光线的能量是这些波长的总能量。因此，当半透光部分的透射率不依赖于波长时，可以获得高再现性的曝光结果，而与所选择的波长无关。作为用于半色调掩模50H的半透光膜TF，氧化铬膜和氧氮化铬膜是已知的。如图25所示，从300nm波长附近的短波区域到700nm波长附近的长波区域，氧氮化铬的透射率持续增加。因此，对于灰色调掩模的光学特性，理想的是透射率基本上不依赖于波长，以在所选波长不同时获得高的曝光再现性。在例如专利文献1到4中讨论了将金属膜或氮化铬膜作为用于降低透射率的波长依赖性的半透光膜的材料。在专利文献1中，通过使用处理气体实施反应溅射来形成氮化铬的半透光膜，气体中的60体积％到100体积％为氮气(N2)而其余为氩气(Ar)。在专利文献1中，获得在300nm到500nm波长范围内具有大约5%透射率均勻性的半透光膜。在专利文献2和专利文献3中，通过使用80体积％的氩气(Ar)和20体积％的氮气(N2)实施反应溅射来形成金属铬膜的半透光膜。因此，在专利文献2和专利文献3中，获得例如对于i线(波长365nm)具有37%透射率及对于g线(波长436nm)具有35%透射率的半透光膜。专利文献4讨论具有金属铬膜和极薄的氧氮化铬膜两层结构的半透光膜。其获得在300nm到500nm波长范围内具有大约0.8%透射率均勻性的半透光膜。在专利文献1到3描述的半透光膜中，透射率的波长依赖性比由氧化铬膜或氧氮化铬膜形成的半透光膜低。然而，这些公开文件均没有具体描述或充分提及一种用于制造基本上不依赖波长的半透光膜的方法。在专利文献4描述的半透光膜中，半透光膜使用两层结构。因此，必须调节各层的膜形成条件以获得期望的透射率。膜形成条件的这种调节是麻烦的。因此，这样的膜缺乏多用性。专利文献1日本特许专利公开号2006-268035专利文献2日本特许专利公开号2007-171623专利文献3日本特许专利公开号2007-178649专利文献4日本特许专利公开号2007-133098
发明内容本发明提供一种用于制造灰色调掩模的方法，其在稳定和简单的膜形成条件下降低曝光波长的波长依赖性。本发明的一个方面是一种用于制造灰色调掩模的方法，该方法包括使用在反应气体和溅射气体的气氛中溅射由铬或镍合金形成的靶材的反应溅射方法来形成具有单层结构的半透光膜的步骤。该反应气体包含至少一种选自由氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮气和甲烷组成的组的气体。形成半透光膜的步骤包括获得在具有不同反应气体浓度的多种膜形成条件下多种薄膜的光透射率曲线；从多种薄膜的光透射率曲线获得用于反应气体的目标浓度，在该目标浓度，半透光膜透射率的最大值和最小值之间的差值在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下；以及利用该目标浓度的反应气体形成该半透光膜。图1是表示半透光膜透射率的波长依赖性的图；图2是表示加一氧化氮的铬半透光膜(加NO的Cr半透光膜)的光透射率曲线的图；图3是表示加一氧化氮的铬半透光膜的光透射率曲线的图；图4是表示加氮气的铬半透光膜(加N2的Cr半透光膜)的光透射率曲线的图；图5是表示加氮气的铬半透光膜的光透射率曲线的图；图6是表示加氮气的镍铬半透光膜(加N2的NiCr半透光膜)的光透射率曲线的图7是表示加氮气的镍铬半透光膜的光透射率曲线的图；图8是表示加二氧化碳的铬半透光膜(加C02的Cr半透光膜)的光透射率曲线的图；图9是表示加二氧化碳的铬半透光膜的光透射率曲线的图；图10是表示加一氧化氮的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图11是表示加一氧化氮的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图12是表示在加一氧化氮的铬半透光膜中的一氧化氮浓度的图；图13是表示加氮气的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图14是表示加氮气的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图15是表示在加氮气的铬半透光膜中的氮气浓度的图；图16是表示加氮气的镍铬半透光膜(加N2的NiCr半透光膜)的透射率均勻性的图；图17是表示加氮气的镍铬半透光膜的透射率均勻性的图；图18是表示在加氮气的镍铬半透光膜中的氮气浓度的图；图19是表示加二氧化碳的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图20是表示加二氧化碳的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图21是表示在加二氧化碳的铬半透光膜中的二氧化碳浓度的图；图22(a)是平面图而图22(b)是截面图，各表示现有技术的灰色调掩模；图23(a)是平面图而图23(b)是截面图，各表示现有技术的灰色调掩模；以及图24(a)是平面图而图24(b)是截面图，各表示现有技术的灰色调掩模；以及图25是表示现有技术半透光膜透射率的波长依赖性的图。附图标记50H灰色调掩模，51挡光部分，52开口部分，53半透光部分具体实施例方式双层薄膜(下文简称为叠层膜)通常具有结合每层的光学特性而获得的光学特性，且有效透射率是每层透射率的中间值。在这样的叠层膜中，按需要选择每层的光透射率以获得期望的光透射率特性。例如，当叠层膜的每层的光透射率曲线相对沿着预定透射率延伸的波长轴呈线对称时，各层的波长依赖性互相抵消。因此，叠层膜的光透射率基本上不依赖于波长。另一方面，当每层的光透射率曲线没有沿波长轴呈线对称时，各层的波长依赖性会反映为叠层膜的光透射率的波长依赖性。在单层薄膜中，形成薄膜的成分比例等于形成叠层膜的各层的成分比例的中间值。这样获得与叠层膜相同的光学特性。例如，当通过实施反应溅射形成叠层膜的各层，并且各层的膜形成条件差异仅在于反应气体的流量时，只要单层膜使用用于各层的流量的中间值来形成，那么单层膜可以获得与叠层膜相同的光学特性。本发明的发明人已经实验并且已经证实，当使用铬或镍合金作为靶材实施反应溅射，在其中氧化、氧氮化、氮化和碳化已经充分进行的薄膜的透射率对波长的依赖性很强。本发明的发明人已经认识到，在其中氧化、氧氮化、氮化和碳化已经充分进行的金属化合物膜中的光透射率曲线与由金属形成的金属膜的光透射率曲线基本上沿波长轴呈线对称。现在将关于附图根据本发明的一个实施方式描述一种用于制造灰色调掩模的方法。图1是表示通过反应溅射形成的半透光膜透射率的波长依赖性的图。在图1中，“加一氧化氮的铬半透光膜”(破折线)表示通过使用纯铬靶材作为溅射靶材、7.4体积％的一氧化氮(NO)作为反应气体、以及92.6体积％的氩气作为溅射气体形成的半透光膜的光透射率曲线。“加氮气的铬半透光膜”(双虚线)表示通过使用纯铬靶材作为溅射靶材、27.2体积％的氮气作为反应气体、以及72.8体积％的氩气作为溅射气体形成的半透光膜的光透射率曲线。“加氮气的镍铬半透光膜”(实线)表示通过使用镍铬靶材作为溅射靶材、28.6体积％的氮气作为反应气体、以及71.4体积％的氩气作为溅射气体形成的半透光膜的光透射率曲线。在图1中，“加一氧化氮的铬半透光膜”、“加氮气的铬半透光膜”和“加氮气的镍铬半透光膜”在365nm到436nm范围内各自的透射率均勻性为1.0%或以下，或者在300nm到500nm范围内各自的透射率均勻性为4.0%或以下，并且因此基本上没有波长依赖性。现在还将利用实例描述用作加一氧化氮铬半透光膜的氧氮化铬膜、用作加氮气铬半透光膜的氮化铬膜、用作加氮气铬半透光膜的氮化镍铬膜外以及用作加二氧化碳铬半透光膜的碳氧化铬膜。[实例1氧氮化铬膜]使用具有6mm厚度并由纯铬形成的靶材作为溅射靶材，使用具有5.Omm厚度的硅基片作为衬底，并且使用大型往复式(interback)膜形成装置。设置的条件包括膜形成温度，其是用于膜形成的衬底温度；溅射气体；反应气体；膜形成压力，其是用于膜形成的压力；以及靶材电功率，其是输入到靶材的功率。这些条件设置如下，以获得半透光膜，即实例1中的氧氮化铬膜(氧氮化Cr膜)。在这个例子中，控制衬底穿过薄膜形成区域传送速度以保持遍布该衬底的膜的膜质量，并且将氧氮化铬膜的膜厚度调节为5nm到20nm，其是当透射率基本上不依赖波长的半透光膜中的透射率为30%到50%时的膜厚度。膜形成温度150°C到200°C溅射气体/溅射气体流量氩气/35sCCm到75sCCm(每分钟标准毫升)反应气体/反应气体流量一氧化氮(NO)/Osccm到15SCCm膜形成压力1.1XIO^1Pa到6.4XICT1Pa靶材电功率约2.5Kff(功率密度0.9ff/cm2)测量了在实例1中的每个氧氮化铬膜的光透射率。并且将在365nm到436nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值和在300nm到500nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值分别计算作为透射率均勻性。图2示出了在包括在上述条件中的75sCCm的氩气流量条件下形成的氧氮化铬膜的光透射率曲线。图3示出了在包括在上述条件中的35sCCm的氩气流量条件下形成的氧氮化铬膜的光透射率曲线。而且，图10和表1示出了在75sCCm的氩气流量条件下形成的氧氮化铬膜的透射率均勻性。图11和表2示出了在35sCCm的氩气流量条件下形成的氧氮化铬膜的透射率均勻性。图12和表3示出了一氧化氮浓度的区域(下文中简称为选择区域)，在该一氧化氮浓度区域，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。如在图2中所示，当氩气流量是75ccm时，在一氧化氮流量是Osccm的条件下形成的膜中，随被测波长从300nm提高到500nm，膜的透射率从大约40%逐渐下降。当一氧化氮流量从Osccm逐渐上升，在氧氮化铬膜的透射率曲线中，透射率的下降趋势变得逐渐缓和。在一氧化氮流量是12sCCm的条件下形成的氧氮化铬膜中，透射率从大约40%逐渐上升。在一氧化氮流量为Osccm的条件下形成的膜的光透射率曲线和在氧氮化充分进行条件下形成的氧氮化铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本呈线对称。更具体地，显而易见地，在一氧化氮流量是Osccm的条件下获得的膜的光透射率曲线和在一氧化氮流量是12sccm的条件下获得的氧氮化铬膜的光透射率曲线相对沿着大约40%的透射率延伸的波长轴基本上呈线对称。还显而易见的是，在具有线对称光透射率的两个一氧化氮流量的中间值6sCCm的氧氮化铬膜的光透射率曲线在300nm到500nm波长范围内基本上平行于波长轴o从图3也可以证实光透射率的一氧化氮流量依赖性。更具体地，当氩气流量是35ccm时，显而易见地，在一氧化氮流量是Osccm的条件下形成的铬膜的光透射率曲线和在一氧化氮流量是13sCCm的条件下形成的铬膜的光透射率曲线相对沿着大约40%的透射率延伸的波长轴基本上呈线对称。还显而易见的是，在具有线对称光透射率的两个一氧化氮流量的中间值6.5sCCm的氧氮化铬膜的光透射率曲线在300nm到500nm波长范围内基本上平行于波长轴。如在图10中所示的，在氩气流量是75ccm的条件下，中间值6Sccm时的氧氮化铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为0.45%，或者在300nm到500nm波长范围内为1.08%。随着一氧化氮流量从Osccm接近该中间值，氧氮化铬膜的透射率均勻性下降。在包括中间值6SCCm的区域内，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。随一氧化氮流量从中间值增加时，透射率均勻性增加。因此，在氩气流量是75ccm的条件下，在氧氮化铬膜的膜形成过程中，当将作为目标浓度的目标流量设置为中间值时，透射率均勻性由于该一氧化氮流量进一步得到稳定。从图11也可以证实光透射率的一氧化氮流量依赖性。更具体地，在氩气流量是35sccm的情况下，当中间值是6.5sccm时，氧氮化铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为0.31%，或者在300nm到500nm波长范围内为1.18%。随着一氧化氮流量从Osccm接近中间值，氧氮化铬膜的透射率均勻性下降，在包括中间值6.5Sccm的一区域内进入基本上不依赖于波长的状态；并且随着一氧化氮流量从中间值增加，透射率均勻性增加。因此，当氩气流量是35sCCm时，在氧氮化铬膜的膜形成过程中，通过使用中间值6.5sccm作为目标流量，透射率均勻性由于该一氧化氮流量进一步得到稳定。在图12中，将从一氧化氮流量和氩气流量获得的气体种类的体积百分比分别称为一氧化氮浓度和氩气浓度。将在上面描述的膜形成条件中，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或在300nm到500nm波长范围内为4.0%的点称为选择点。将透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内大于1.0%或在300nm到500nm波长范围内大于4.0%的点称为非选择点。如在图12中所示的，在一氧化氮浓度是6%到16%、而其余为氩气的区域内，也就是，在如图12中所示沿着单破折线展开的一氧化氮浓度的选择区域的区域内，可以看到大量的选择点。这是因为氧氮化铬膜在中间值处基本上不具有波长依赖性，并且在中间值附近容易获得这种特性。因此，在用纯铬靶材实施反应溅射的氧氮化铬膜的膜形成过程中，可以理解，通过从一氧化氮浓度是6%到16%的区域选择一氧化氮浓度容易获得基本上不具有波长依赖性的氧氮化铬膜。[实例2:氮化铬膜]使用具有6mm厚度并由纯铬形成的靶材作为溅射靶材，使用具有5.Omm厚度的硅基片作为衬底，并且以与实例1相同的方式使用大型往复式类型膜形成装置。膜形成温度、溅射气体、反应气体、膜形成压力以及靶材电功率设置为如下所示的条件，以获得由氮化铬膜(氮化Cr膜)形成的实例2的半透光膜。在这个例子中，将氮化铬膜的厚度调节为5nm到20nm，其是当透射率基本上不依赖波长的半透光膜中的透射率为30%到50%时的膜厚度，通过衬底穿过薄膜形成区域的传送速度来控制该膜厚度，以保持遍布该衬底的膜的膜质量。膜形成温度150°C到200°C溅射气体/溅射气体流量氩气/35sCCm到75sCCm反应气体/反应气体流量氮气(N2)/Osccm到80sccm膜形成压力1.3XICT1Pa到5.7XICT1Pa靶材电功率接近2.5Kff(功率密度0.9ff/cm2)测量了在实例2中的每个氮化铬膜的光透射率。并且将在365nm到436nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值和在300nm到500nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值分别计算作为透射率均勻性。图4示出了在包括在上述条件中的75sCCm的氩气流量条件下形成的氮化铬膜的光透射率曲线。图5示出了在包括在上述条件中的35sCCm的氩气流量条件下形成的氮化铬膜的光透射率曲线。而且，图13和表4示出了在75sCCm的氩气流量条件下形成的氮化铬膜的透射率均勻性。图14和表5示出了在35sCCm的氩气流量条件下形成的氮化铬膜的透射率均勻性。图15和表6示出了氮气浓度的选择区域，在该氮气浓度区域，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。如在图4中所示，当氩气流量是75ccm时，在氮气流量是Osccm的条件下形成的膜中，当被测波长从300nm提高到500nm，膜的透射率逐渐下降。当氮气流量从Osccm逐渐上升，在氮化铬膜的透射率曲线中，透射率的下降趋势变得逐渐缓和。在氮气流量是Osccm的条件下形成的膜的光透射率曲线和在氮化充分进行条件下形成的氮化铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本呈线对称。更具体地，显而易见地，在氮气流量是75sCCm的条件下获得的膜的光透射率曲线和在氮气流量是Osccm的条件下获得的氮化铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本上呈线对称。还显而易见地是，在线对称光透射率的两个氮气流量的中间值38sCCm附近的氮化铬膜的光透射率曲线在波长300nm到500nm范围内基本上平行于波长轴。从图5也可以证实光透射率的氮气流量依赖性。如在图13中所示，在氩气流量是75sCCm的情况下，在中间值38sCCm附近的氮化铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。随着氮气流量从Osccm接近中间值，氮化铬膜的透射率均勻性下降，并且随着氮气流量从中间值增加，透射率均勻性增加。因此，在氩气流量是75sCCm的情况下，在氮化铬膜的膜形成过程中，当将作为目标浓度的目标流量设置为中间值时，透射率均勻性由于该氮气流量而进一步得到稳定。从图14也可以证实透射率均勻性的氮气流量依赖性。在图15中，将从氮气流量和氩气流量获得的气体种类的体积百分比分别称为氮气浓度和氩气浓度。将在上面描述的膜形成条件中，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或更小，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或更小的点称为选择点。将透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内大于1.0%，或者在300nm到500nm波长范围内大于4.0%的的点称为非选择点。如在图15中所示，在氮气浓度是20%到55%、而其余为氩气的区域内，也就是，在如图15中所示沿着单破折线展开的氮气浓度的选择区域的区域内，可以看到大量的选择点。这是因为氮化铬膜在中间值处基本上不具有波长依赖性，并且在中间值附近容易获得这种特性。因此，在用纯铬靶材实施反应溅射的氮化铬膜的膜形成过程中，显而易见地，通过从氮气浓度是20%到55%的区域选择氮气浓度容易获得基本上不具有波长依赖性的氮化铬膜。[实例3:氮化镍铬膜]使用具有6mm厚度并由92原子百分比的镍和8原子百分比的铬形成的靶材作为溅射靶材，使用具有5.0mm厚度的硅基片作为衬底，并且以与实例1相同的方式使用大往复式类型膜形成装置。膜形成温度、溅射气体、反应气体、膜形成压力以及靶材电功率为如下所示的条件，以获得由氮化镍铬膜(氮化NiCr膜)形成的实例3的半透光膜。在这个例子中，将氧氮化镍铬膜的膜厚度调节为5nm到20nm，其是当透射率基本上不依赖波长的半透光膜中的透射率为30%到50%时的膜厚度，通过衬底穿过薄膜形成区域的传送速度来控制该膜厚度，以保持遍布该衬底的膜的膜质量。膜形成温度150°C到200°C溅射气体/溅射气体流量氩气/35sccm到75sccm反应气体/反应气体流量氮气(N2)/Osccm到90sccm膜形成压力2.2XlO—ipa到6.4XlO—ipa靶材电功率约2.5Kff(功率密度0.9ff/cm2)测量了在实例3中的每个氮化镍铬膜的光透射率。并且将在365nm到436nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值和在300nm到500nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值分别计算作为透射率均勻性。图6示出了在包括在上述条件中的75sCCm的氩气流量条件下形成的氮化镍铬膜的光透射率曲线。图7示出了在包括在上述条件中的35sCCm的氩气流量条件下形成的氮化镍铬膜的光透射率曲线。而且，图16和表7示出了在75sCCm的氩气流量条件下形成的氮化镍铬膜的透射率均勻性。图17和表8示出了在35sCCm的氩气流量条件下形成的氮化镍铬膜的透射率均勻性。图18和表9示出了氮气浓度的选择区域，在该氮气浓度区域，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。如在图8中所示，当氩气流量是75ccm时，在二氧化碳流量是Osccm的条件下形成的膜中，在300nm到500nm波长范围内测量时，具有凸起形的透射率曲线，其凸向高透射率一侧。当氮气流量从Osccm逐渐上升，在氮化镍铬膜的透射率曲线中，该凸起形状逐渐变小。在氮气流量是60SCCm形成的氮化镍铬膜中，透射率曲线是凹陷的，并且凹向低透射率一侧。在氮气流量是Osccm的条件下形成的膜的光透射率曲线和在氮化充分进行条件下形成的氮化镍铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本上呈线对称。更具体地，显而易见地，在氮气流量是Osccm的条件下获得的膜的光透射率曲线和在氮气流量是60SCCm的条件下获得的氮化镍铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本上呈线对称。还显而易见的是，在具有线对称光透射率的两个氮气流量的中间值30sCCm附近的氮化镍铬膜的光透射率曲线在300nm到500nm波长范围内基本上平行于波长轴。从图7也可以证实光透射率的氮气流量依赖性。更具体地，当氩气流量是35ccm时，在氩气流量是35ccm的条件下形成的镍铬膜的光透射率曲线和在氮气流量是40sCCm的条件下形成的氮化镍铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本上呈线对称。而且，还显而易见的是，在具有线对称光透射率的两个氮气流量的中间值20sCCm的氮化镍铬膜的光透射率曲线在300nm到500nm波长范围内基本上平行于波长轴。如在图16中所示，在氩气流量是75sCCm的情况下，在中间值30sCCm附近的氮化镍铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为0.54%,或者在300nm到500nm波长范围内为0.66%。当氮气流量从Osccm靠近中间值，氮化镍铬膜的透射率均勻性下降。而且在包括中间值30SCCm的一区域内，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。而且，当氮气流量从中间值增加时，透射率均勻性增加。因此，在氩气流量是75sCCm的条件下，在氮化镍铬膜的膜形成过程中，当将作为目标浓度的目标流量设置为中间值时，透射率均勻性由于该氮气流量进一步得以稳定。从图17也可以证实透射率均勻性的氮气流量依赖性。更具体地，在氩气流量是35sccm的条件下，在中间值20sccm处，氮化镍铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为0.49%，或者在300nm到500nm波长范围内为0.88%。当氮气流量从Osccm靠近中间值时，氮化镍铬膜的透射率均勻性下降。而且氮化镍铬膜的透射率均勻性，透射率均勻性在包括中间值20sCCm的一区域内进入基本上不依赖于波长的状态，并且随氮气流量从中间值增加而增加。因此，当氩气流量是35sCCm时，在氧氮化铬膜的膜形成过程中，通过使用中间值作为目标流量，透射率均勻性由于该氮气流量进一步得以稳定。在图18中，将从氮气流量和氩气流量获得的气体种类的体积百分比分别称为氮气浓度和氩气浓度。将在上面描述的膜形成条件中，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下的点称为选择点。将透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内大于1.0%，或者在300nm到500nm波长范围内大于4.0%的点称为非选择点。如在图18中所示的，在氮气浓度是10%到60%、而其余为氩气的区域内，也就是，在如图18中所示沿着单破折线展开的氮气浓度的选择区域的区域内，可以看到大量的选择点。这是因为在中间值基本上不具有波长依赖性，并且在中间值附近容易获得这种特性。因此，当用镍铬靶材实施反应溅射时，通过从氮气浓度是10%到60%的区域选择氮气浓度容易获得基本不具有波长依赖性的氮化铬膜是显而易见的。[实例4碳氧化铬膜]使用具有6mm厚度并由纯铬形成的靶材作为溅射靶材，使用具有5.Omm厚度的硅基片作为衬底，并且以与实例1相同的方式使用大往复式类型膜形成装置。膜形成温度、溅射气体、反应气体、膜形成压力以及靶材电功率为如下所示的条件以获得由碳氧化铬膜(碳氧化Cr膜)形成的实例4的半透光膜。在这个例子中，碳氧化铬膜的厚度被调节为5nm到20nm，其是当透射率基本上不依赖于波长的半透光膜中的透射率是30%到50%时的膜厚度，通过衬底穿过薄膜形成区域的传送速度来控制该膜厚度，以保持遍布该衬底的膜的膜质量。膜形成温度150°C到200°C溅射气体/溅射气体流量氩气/35sCCm到75Sccm反应气体/反应气体流量二氧化碳(CO2)/Osccm到30SCCm膜形成压力2.7XICT1Pa至Ij6.OXICT1Pa靴材电功率约5.OKff(功率密度1.8ff/cm2)测量了在实例4中的每个碳氧化铬膜的光透射率。而且将在365nm到436nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值和在300nm到500nm波长范围内的最大透射率与最小透射率之间的差值分别计算作为透射率均勻性。图8示出了在包括在上述条件中的75sCCm的氩气流量条件下形成的碳氧化铬膜的光透射率曲线。图9示出了在包括在上述条件中的35sCCm的氩气流量条件下形成的碳氧化铬膜的光透射率曲线。而且，图19和表10示出了在75sCCm的氩气流量条件下形成的碳氧化铬膜的透射率均勻性。图20和表11示出了在35sCCm的氩气流量条件下形成的碳氧化铬膜的透射率均勻性。图21和表12示出了氮气浓度的选择区域，在该氮气浓度区域，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。如在图8中所示的，当氩气流量是75ccm时，在二氧化碳流量是Osccm的条件下形成的膜中，随被测量波长从300nm增加到500nm，透射率从20%附近逐渐下降。当二氧化碳流量从Osccm逐渐上升，在碳氧化铬膜的透射率曲线中，透射率的下降趋势变得逐渐缓和。在二氧化碳流量是28sCCm的条件下形成的碳氧化铬膜中，透射率曲线从70%附近逐渐上升。在二氧化碳流量是Osccm的条件下形成的膜的光透射率曲线和在氧氮化充分进行条件下形成的碳氧化铬膜的光透射率曲线沿波长轴基本上呈线对称。更具体地，显而易见地，在二氧化碳流量是Osccm的条件下获得的膜的光透射率曲线和在二氧化碳流量是28sccm的条件下获得的氧氮化铬膜的光透射率曲线相对于沿着约40%的透射率延伸的波长轴基本上呈线对称。还显而易见的是，在具有线对称光透射率的两个氮气流量的中间值Hsccm处的碳氧化铬膜的光透射率曲线在300nm到500nm波长范围内基本上平行于波长轴ο从图9也可以证实光透射率的二氧化碳流量依赖性。更具体地，当氩气流量是35ccm时，在二氧化碳流量是Osccm的条件下形成的铬膜的光透射率曲线和在二氧化碳流量是28sCCm的条件下形成的碳氧化铬膜的光透射率曲线相对沿着约40%透射率延伸的波长轴基本上呈线对称是显而易见的。而且，在具有线对称光透射率的两个二氧化碳流量的中间值Hsccm处，碳氧化铬膜的光透射率曲线在300nm到500nm波长范围内基本上平行于波长轴也是显而易见的。如在图19中所示的，在氩气流量是75ccm的情况下，在中间值Hsccm处的碳氧化铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为0.22%，或者在300nm到500nm波长范围内为1.03%。随二氧化碳流量从Osccm靠近中间值，碳氧化铬膜的透射率均勻性下降。而且在包括中间值Hsccm的一区域内，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下。而且，随二氧化碳流量从中间值增加，透射率均勻性增加。因此，在氩气流量是75ccm的条件下，在碳氧化铬膜的膜形成过程中，当将作为目标浓度的目标流量设置为中间值时，透射率均勻性由于该二氧化碳流量进一步得以稳定。从图20也可以证实透射率均勻性的二氧化碳流量依赖性。更具体地，在氩气流量是35sCCm的条件下，在中间值Hsccm处，碳氧化铬膜的透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为0.39%，或在300nm到500nm波长范围内为1.09%。随二氧化碳流量从Osccm靠近中间值，碳氧化铬膜的透射率均勻性下降。而且碳氧化铬膜的透射率均勻性在包括中间值Hsccm的一区域内进入基本不依赖于波长的状态，而且，随二氧化碳流量从中间值增力口，透射率均勻性增加。因此，当氩气流量是35sCCm时，在碳氧化铬膜的膜形成过程中，通过使用中间值作为目标流量，透射率均勻性由于该二氧化碳流量进一步得以稳定。在图21中，将从二氧化碳流量和氩气流量获得的气体种类的体积百分比分别称为二氧化碳浓度和氩气浓度。将在上面描述的膜形成条件中，透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0%或以下的点称为选择点。将透射率均勻性在365nm到436nm波长范围内大于1.0%或在300nm到500nm波长范围内大于4.0%的点称为非选择点。如在图21中所示的，在二氧化碳浓度是10%到35%、而其余为氩气的区域内，也就是，在如图21中所示沿着单破折线展开的二氧化碳浓度的选择区域的区域内，可以看到大量的选择点。这是因为在中间值处基本上不具有波长依赖性，并且在中间值附近容易获得这种特性。因此，当用纯铬靶材实施反应溅射的碳氧化铬膜的形成过程中，通过从二氧化碳浓度是10%到35%的区域选择二氧化碳浓度容易获得基本不具有波长依赖性的碳氧化铬膜是显而易见的。[实例5]通过使用在实例1中获得的半透光膜(氧氮化铬膜)来形成实例5的灰色调掩模。更具体地，使用铬靶材作为靶材，使用75sCCm的氩气作为溅射气体，并且使用6sCCm的一氧化氮气体作为反应气体以在铬光掩模上形成氧氮化铬膜的半透光膜。然后，在半透光膜上形成抗蚀剂图案。批量蚀刻半透光膜和挡光膜(铬膜)以形成开口部分。使用铬蚀刻溶液(硝酸铈铵+高氯酸体系)作为蚀刻溶液。随后，移除抗蚀剂图案以形成半透光部分。这就获得了实例5的灰色调掩模。通过使用实例5的灰色调掩模，测量了半透光部分的透射率。结果，由于半透光部分从实例5的氧化铬膜形成，观察到了期望的透射率，并且观察到了透射率的波长依赖性小的特性即膜基本上不依赖于波长的特性。[比较例]使用纯铬作为溅射靶材。而且，以与在实例1中的相同方式，使用大往复式类型膜形成装置。在这个例子中，膜形成温度、溅射气体、反应气体、膜形成压力以及靶材电功率为如下所示的条件，以获得由氧氮化铬膜形成的比较例的半透光膜。测量了比较例的碳氧化铬膜的光透射率。在图1和图25中示出了比较例的光透射率曲线。在这个例子中，将碳氧化铬膜的膜厚度调节为IOnm到40nm，其是当透射率是30%到50%时的膜厚度，该膜厚度通过衬底穿过薄膜形成区域的传送速度来控制，以保持遍布该衬底的膜的膜质量。膜形成温度150°C到20(TC溅射气体/溅射气体流量氩气/20sCCm反应气体/反应气体流量二氧化碳(CO2)/20sccm+氮气/35sccm膜形成压力2.5XICT1Pa靶材电功率接近6.OKW(功率密度2.3ff/cm2)表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表3_______<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表^_<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表10<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表11<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表12<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>根据该实施方式的制造灰色调掩模的方法具有下述优点。(1)在上述实施方式中，通过使用反应溅射方法，其在氩气和一氧化氮的气氛中溅射纯铬靶材，形成具有单层结构的氧氮化铬膜作为半透光膜。这样，基于在具有不同一氧化氮浓度的多种膜形成条件下获得的多条不同光透射率曲线，获得一氧化氮的目标浓度(中间值)，在该目标浓度，半透光膜的透射率均勻性在365nm到436nm范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm范围内为4.0%或以下。然后，通过使用一氧化氮目标浓度形成了半透光膜。因此，在上述实施方式中，基于在不同一氧化氮浓度获得的多条不同光透射率曲线，获得了用于获得基本上不依赖于波长的半透光膜的目标浓度。结果，在上述实施方式中，仅通过调节一氧化氮浓度，就获得了基本上不依赖于波长的单层结构半透光膜。因此，该用于制造灰色调掩模的方法在稳定和容易的膜形成条件下降低了对于灰色调掩模的曝光波长的波长依赖性。(2)在上述实施方式中，通过使用反应溅射方法，其在氩气和氮气的气氛中溅射纯铬靶材，形成具有单层结构的氮化铬膜作为半透光膜。这样，基于在具有不同氮气浓度的多种膜形成条件下获得的多条不同光透射率曲线，获得了氮气的目标浓度(中间值)，在该目标浓度下，半透光膜的透射率均勻性在365nm到436nm范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm范围内为4.0%或以下。然后，通过使用氮气目标浓度形成了半透光膜。而且，通过使用在氩气和氮气的气氛中溅射镍铬靶材的反应溅射方法，形成具有单层结构的氮化镍铬膜作为半透光膜。在这个实例中，基于在具有不同氮气浓度的多个膜形成条件下获得的多条不同光透射率曲线，获得氮气目标浓度(中间值)，其使得半透光膜的透射率均勻性在365nm到436nm范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm范围内为4.0%或以下。然后，通过使用氮气目标浓度形成了半透光膜。因此，在这些实施方式中，仅通过调节氮气浓度，就获得了基本不依赖于波长的单层结构半透光膜。(3)在上述实施方式中，通过使用反应溅射方法，其在氩气和二氧化碳的气氛中溅射纯铬靶材，形成具有单层结构的碳氧化铬膜作为半透光膜。这样，基于在具有不同二氧化碳浓度的多个膜形成条件下获得的多条不同光透射率曲线，获得一氧化氮的目标浓度(中间值)，在该目标浓度下，半透光膜的透射率均勻性在365nm到436nm范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm范围内为4.0%或以下。然后，通过使用该二氧化碳目标浓度形成了半透光膜。因此，在上述实施方式中，基于在具有不同二氧化碳浓度的多种膜形成条件下获得的多个不同光透射率曲线，获得了用于获得基本上不依赖于波长的半透光膜的目标浓度。结果，在上述实施方式中，仅通过调节二氧化碳浓度，就获得了基本不依赖于波长的单层结构半透光膜。因此，用于制造灰色调掩模的方法在稳定和容易的膜形成条件下降低了对于灰色调掩模的曝光波长的波长依赖性。上述实施方式可以作如下修改。在上述实施方式中，这些实例使用了一氧化氮、氮气、二氧化碳作为反应气体。然而，上述实施方式不限于前面的描述，并且该方法可以使用至少一种从由氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮气和甲烷组成的组中选择的气体。在这样的制造方法中，可以获得如在上述实施方式中描述的相同效果。在上述实施方式中，一个实例使用了92原子百分比的镍和8原子百分比的铬的合金靶材作为镍合金靶材。然而，上述实施方式不限于前面的描述，并且可以使用由镍合金和包含金属的元素形成的靶材，其中包含金属的元素是至少一种选自由钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、铜、铁、铝、硅、铬、钼和钯组成的组的元素，可使用总量为5原子百分比至40原子百分比的所述元素。即使在这样的制造方法中，也可以获得如在实例3中描述的相同优点。在上述实施方式中，讨论了在铬光掩模上形成半透光膜作为用于制造灰色调掩模的方法的实例。然而，上述实施方式不限于前面的描述，并且作为制造灰色调掩模的方法，可以在透光衬底S上形成半透光膜，然后将挡光膜形成在半透光膜上以获得在图23中所示的灰色调掩模。而且，作为制造灰色调掩模的方法，可以在透光衬底S上形成半透光膜。然后，可以在半透光膜上形成蚀刻停止膜，并且在蚀刻停止膜上形成挡光膜。在这样的制造方法中，可以获得如在实例5中描述的相同优点。在上述实施方式中，讨论了半透光膜的透射率是30%到50%的实例。然而，上述实施方式不限于前面的描述，并且根据平板显示器制造要求的各种条件，半透光膜的透射率可以从5%到80%的范围选择。权利要求一种制造包括半透光膜的灰色调掩模的方法，该方法包含步骤通过使用在反应气体和溅射气体的气氛中溅射由铬或镍合金形成的靶材的反应溅射方法来形成具有单层结构的半透光膜，其中所述反应气体包含至少一种选自由氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮气和甲烷组成的组的气体，并且形成该半透光膜的步骤包括获得在具有不同反应气体浓度的多种膜形成条件下多种薄膜的光透射率曲线；从所述多种薄膜的光透射率曲线获得所述反应气体的目标浓度，在所述目标浓度，所述半透光膜的透射率的最大值和最小值之间的差值在365nm到436nm波长范围内为1.0％或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4.0％或以下；以及利用所述目标浓度的反应气体形成所述半透光膜。2.根据权利要求1所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述靶材是铬靶材；所述反应气体是一氧化氮；所述目标浓度是选自6体积％至16体积％的浓度；以及所述溅射气体是氩气。3.根据权利要求1所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述靶材是铬靶材；所述反应气体是二氧化碳；所述目标浓度是选自10体积％至35体积％的浓度；以及所述溅射气体是氩气。4.根据权利要求1所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述靶材是铬靶材；所述反应气体是氮气；所述目标浓度是选自20体积％至55体积％的浓度；以及所述溅射气体是氩气。5.根据权利要求1所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述靶材是由92原子百分比的镍和8原子百分比的铬形成的合金靶材；所述反应气体是氮气；所述目标浓度是选自10体积％至60体积％的浓度；以及所述溅射气体是氩气。6.根据权利要求1所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述镍合金是镍和包含金属的元素的合金；以及所述包含金属的元素是至少一种选自由钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、铜、铁、铝、硅、铬、钼和钯组成的组的元素，所述包含金属的元素的总量为5到40原子百分比。7.根据权利要求1到6任意之一所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述形成半透光膜的步骤包括在透光衬底上形成所述半透光膜，所述方法还包含步骤在所述半透光膜上形成挡光膜。8.根据权利要求1到6任意之一所述的制造灰色调掩模的方法，还包括步骤在透光衬底上形成挡光膜，其中所述形成半透光膜的步骤包括在所述挡光膜内设置开口部分，所述透光衬底从所述开口部分暴露；以及在所述曝露的透光衬底上形成所述半透光膜。9.根据权利要求1到6任意之一所述的制造灰色调掩模的方法，其中所述形成半透光膜的步骤包括在透光衬底上形成所述半透光膜，所述方法包含步骤在所述半透光膜上形成蚀刻停止膜；以及在所述蚀刻停止膜上形成挡光膜。全文摘要一种用于制造灰色调掩模的方法，其在稳定和简单的膜形成条件下减低了对于曝光波长的波长依赖性。使用在氩和一氧化氮气体中溅射纯铬靶材的反应溅射方法来形成具有单层结构的氮化铬膜。基于在具有不同一氧化氮浓度的多个膜形成条件下获得的多条不同光透射率曲线，获得一氧化氮的目标浓度(中间值)，其将半透光膜的透射率均匀性在365nm到436nm范围内设置为1.0％或以下，或者在300nm到500nm范围内设置为4.0％或以下。然后，通过使用一氧化氮目标浓度形成了半透光膜。文档编号G03F1/00GK101821676SQ200880111760公开日2010年9月1日申请日期2008年10月9日优先权日2007年10月12日发明者佐佐木贵英,小林良一,尾崎俊治,山田文彦,影山景弘,林厚,石塚正彦,矶博幸申请人:爱发科成膜株式会社