四级光掩模及其使用方法以及光掩模坯料的制作方法

专利名称：四级光掩模及其使用方法以及光掩模坯料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造液晶显示器(此后称为IXD)等的薄膜晶体管(此后称 为TFT)的四级光掩模的制造方法，另外还涉及在这种制造方法中所使用的光掩模坯料。
背景技术：
例如日本未审查的专利申请公开物(JP-A)No. H09_146259(此后称为专利文献1) 披露了一种多级的光掩模，其中透光率在多级，即三级或更多级改变。在形成光学元件的折 射面或反射面时要用到多级光掩模。专利文献1中所披露的多级光掩模通过如下方式来制造。首先，在形成在透明衬 底上的金属化合物等的膜上形成抗蚀膜，并且对所述抗蚀膜进行曝光/写入和显影，由此 形成第一抗蚀图案。然后，使用第一抗蚀图案作为掩模对金属化合物等的膜进行蚀刻。之 后，在金属化合物等的膜上再次形成抗蚀膜，并且对所述抗蚀膜进行曝光/写入和显影，由 此形成第二抗蚀图案。然后，使用第二抗蚀图案作为掩模对金属化合物等的膜再次进行蚀 亥IJ。通过重复形成抗蚀图案和蚀刻预定次数的金属化合物等的膜，从而得到多级光掩模。

发明内容
然而，由于在专利文献1所披露的多级光掩模制造方法中，蚀刻金属化合物等的 膜的次数与用于形成所述蚀刻的抗蚀图案的曝光/写入次数彼此相等，所以增加了曝光/ 写入的次数。例如，为了制造适于在四个级别上改变透光率的四级光掩模，有必要进行三次 曝光/写入。因此，本发明的目的在于，提出一种四级光掩模制造方法，其可通过光刻以较少次 数写入而制造四级光掩模，并且另外还提出在这种制造方法中所使用的光掩模坯料。(第一方面)制造四级光掩模的方法包括遮光部分、光透射部分和具有不同透光率的第一与第 二光半透射部分。所述方法包括准备光掩模坯料的步骤，其中以指定的顺序在透明的衬底 上形成由对彼此的蚀刻具有抗蚀性的材料制成的第一光半透射膜和遮光膜，并且在光掩模 坯料的遮光膜上形成第一抗蚀图案。第一抗蚀图案具有与光透射部分和第二光半透射部分 相对应的敞开区域。所述方法另外还包括如下步骤使用第一抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮 光膜，然后蚀刻第一光半透射膜，之后将第一抗蚀图案剥除。所述方法还进一步包括如下步 骤在透明的衬底和遮光膜上形成第二光半透射膜，并且在第二光半透射膜上形成第二抗 蚀图案。第二抗蚀图案具有与光透射部分和第一光半透射部分相对应的敞开区域。此外所 述方法还包括如下步骤使用第二抗蚀图案作为掩模来蚀刻第二光半透射膜和遮光膜，然 后将第二抗蚀图案去除，由此形成光透射部分、遮光部分、第一光半透射部分和第二光半透 射部分。(第二方面)
制造四级光掩模的方法包括遮光部分、光透射部分和具有不同透光率的第一与第二光半透射部分。所述方法包括准备光掩模坯料的步骤，其中以指定的顺序在透明的衬底上形成由对彼此的蚀刻具有抗蚀性的材料制成的第一光半透射膜和遮光膜，并且在光掩模 坯料的遮光膜上形成第一抗蚀图案。第一抗蚀图案具有与光透射部分和第二光半透射部分 相对应的敞开区域。所述方法另外还包括如下步骤使用第一抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮 光膜，然后将第一抗蚀图案剥除，之后使用遮光膜作为掩模来蚀刻第一光半透射膜。所述方 法还进一步包括如下步骤在透明的衬底和遮光膜上形成第二光半透射膜，并且在第二光 半透射膜上形成第二抗蚀图案。第二抗蚀图案具有与光透射部分和第一光半透射部分相对 应的敞开区域。此外所述方法还包括如下步骤使用第二抗蚀图案作为掩模来蚀刻第二光 半透射膜和遮光膜，然后将第二抗蚀图案去除，由此形成光透射部分、遮光部分、第一光半 透射部分和第二光半透射部分。(第三方面)在根据第一或第二方面的方法中，优选第二光半透射膜由能够通过与遮光膜的蚀 刻相同的蚀刻而被蚀刻的材料制成。(第四方面)在根据第一或第二方面的方法中，优选第一光半透射膜由含有硅化钼作为主要成 分的材料制成，并且遮光膜和第二光半透射膜中的每一个都由含有铬作为主要成分的材料 制成。(第五方面)在根据第一或第二方面的方法中使用光掩模坯料。所述光掩模坯料具有在透明衬 底上的形成图案的膜，所述膜包括堆叠在一起的第一光半透射膜和遮光膜，以及在所述形 成图案的膜上形成的第二光半透射膜。(第六方面)制造四级光掩模的方法包括遮光部分、光透射部分和具有不同透光率的第一与第 二光半透射部分。所述方法包括准备光掩模坯料的步骤，其中以指定的顺序在透明的衬底 上形成第一光半透射膜、第二光半透射膜和遮光膜。第一光半透射膜和遮光膜由使二者对 第二光半透射膜的材料的蚀刻具有抗蚀性的材料制成。所述方法还包括在光掩模坯料的遮 光膜上形成第一抗蚀图案的步骤。第一抗蚀图案具有与光透射部分和第一光半透射部分相 对应的敞开区域。所述方法另外还包括如下步骤使用第一抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮光 膜，然后蚀刻第二光半透射膜，之后将第一抗蚀图案剥除。所述方法还进一步包括如下步 骤形成具有与光透射部分和第二光半透射部分相对应的敞开区域的第二抗蚀图案，并且 使用第二抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮光膜和第一光半透射膜，然后将第二抗蚀图案去除， 由此形成光透射部分、遮光部分、第一光半透射部分和第二光半透射部分。(第七方面)制造四级光掩模的方法包括遮光部分、光透射部分和具有不同透光率的第一与第 二光半透射部分。所述方法包括准备光掩模坯料的步骤，其中以指定的顺序在透明的衬底 上形成第一光半透射膜、第二光半透射膜和遮光膜。第一光半透射膜和遮光膜由使二者对 第二光半透射膜的材料的蚀刻具有抗蚀性的材料制成。所述方法还包括在光掩模坯料的遮 光膜上形成第一抗蚀图案的步骤。第一抗蚀图案具有与光透射部分和第一光半透射部分相 对应的敞开区域。所述方法另外还包括如下步骤使用第一抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮光膜，然后将第一抗蚀图案剥除，之后使用遮光膜作为掩模来蚀刻第二光半透射膜。所述方法 还进一步包括如下步骤形成具有与光透射部分和第二光半透射部分相对应的敞开区域的 第二抗蚀图案，并且使用第二抗蚀图案作为掩模来蚀刻遮光膜和第一光半透射膜，然后将 第二抗蚀图案去除，由此形成光透射部分、遮光部分、第一光半透射部分和第二光半透射部 分。(第八方面) 在根据第六或第七方面的方法中，优选第一光半透射膜和遮光膜能够通过相同的 蚀刻剂而被蚀刻。(第九方面)在根据第八方面的方法中，优选第二光半透射膜由含有硅化钼作为主要成分的材 料制成，并且第一光半透射膜和遮光膜中的每一个都由含有铬作为主要成分的材料制成。(第十方面)在根据第六、七或九方面中的任一方面的方法中使用光掩模坯料。以指定的顺序 在透明的衬底上堆叠第一光半透射膜、第二光半透射膜和遮光膜。根据本发明的第一至第四方面，以指定的顺序在透明衬底上形成由对彼此的蚀刻 具有抗蚀性的材料制成的第一光半透射膜和遮光膜，并且在所述遮光膜上形成有第二光半 透射膜，其优选由能够通过与遮光膜的蚀刻相同的蚀刻而被蚀刻的材料制成。因此，通过对 彼此的蚀刻具有抗蚀性的膜和对彼此的蚀刻不具有抗蚀性的膜的组合，可以采用光刻以减 少的写入次数来制造四级光掩模。根据本发明的第六至第九方面，以指定的顺序在透明衬底上形成第一光半透射 膜、第二光半透射膜和遮光膜。第一光半透射膜和遮光膜由能够采用相同的蚀刻而被蚀刻 的材料制成，而第二光半透射膜由对第一光半透射膜和遮光膜的材料具有抗蚀性的材料制 成。因此，通过对彼此的蚀刻具有抗蚀性的膜和对彼此的蚀刻不具有抗蚀性的膜的组合，可 以采用光刻以减少的写入次数来制造四级光掩模。


图IA至II为特别用于阐明按照根据本发明的四级光掩模制造方法中的第一实施 方式的四级灰度掩模制造过程的视图；图2A和2B分别为通过图IA至II的制造过程而制造的四级灰度掩模的俯视图和 侧剖视图，其中图2B —起示出了四级灰度掩模和转印目标；图3A至3G为特别用于阐明按照根据本发明的四级光掩模制造方法中的第二实施 方式的四级灰度掩模制造过程的视图；图4A和4B分别为通过图3A至3G的制造过程而制造的四级灰度掩模的俯视图和 侧剖视图，其中图4B —起示出了四级灰度掩模和转印目标。
具体实施例方式下面将对照附图对本发明的一些实施方式加以阐述。(第一实施方式)图IA至II为特别地示出按照根据本发明的四级光掩模制造方法中的第一实施方式的四级灰度掩模制造过程的视图。图2A和2B分别为通过图IA至II的制造过程而制造 的四级灰度掩模的俯视图和侧剖视图。在图2A和2B中所示的灰度掩模10例如用于制造液晶显示器(IXD)、等离子体显 示板(PDP)等的薄膜晶体管(TFT)或滤色器，并且适于在转印目标11上形成抗蚀图案12， 所述抗蚀图案12的厚度逐步地或连续地变化。在图2B中，符号19A、19B和19C分别指代 在转印目标11上堆叠的膜。也就是说，根据本实施方式，转印目标11通过以指定的顺序在 衬底19上堆叠膜19A、19B和19C而形成。灰度掩模10包括遮光部分13，其适于遮挡曝光光线(透光率几乎为0%)；光透 射部分14，其适于几乎100%地透射曝光光线；第一光半透射部分15A和第二光半透射部 分15B，其中的每一个都适于在使用灰度掩模10时将曝光光线的透光率减小到大约20%至 50%。上述除了遮光部分13和光透射部分14之外还具有一个或多个光半透射部分的光掩 模称为灰度掩模。第一光半透射部分15A和第二光半透射部分15B具有不同的透光率，并 且根据本实施方式，第一光半透射部分15A的透光率被设置得低于第二光半透射部分15B 的透光率。因此，灰度掩模10被配置为四级灰度掩模，其中曝光光线的透光率在四个级别 不同。第一光半透射部分15A通过在诸如玻璃衬底的透明衬底16的表面上形成光半透 射的第一光半透射膜17A来实现。第二光半透射部分15B通过在透明衬底16的表面上形 成光半透射的第二光半透射膜17B来实现。遮光部分13通过以指定的顺序在光透射的衬 底16的表面上堆叠第一光半透射膜17A、遮光膜18和第二光半透射膜17B而形成。第一光半透射膜17A是含有金属和硅的薄膜，并且优选是含有作为主要成分的硅 化钼(MoSi)的膜。例如，含有MoSi (MoSi2)、MoSiN、MoSiON、MoSiCON等等。第二光半透射 膜17B和遮光膜18中的每一个都是含有作为主要成分的铬的膜，其中铬对于遮光膜18来 说是优选的，而氮化铬、氧化铬、氮氧化铬、氟化铬等对于第二光半透射膜17B来说是优选 的。第一光半透射部分15A的透光率基于对第一光半透射膜17A的材料和厚度的选取来设 定。第二光半透射部分15B的透光率基于对第二光半透射膜17B的材料和厚度的选取来设 定。遮光部分13的透光率基于对第一光半透射膜17A、第二光半透射膜17B和遮光膜18的 材料和厚度的选取来设定。在使用上述四级灰度掩模10时，曝光光线在遮光部分13不透射，曝光光线在第二 光半透射部分15B减少，曝光光线在第一光半透射部分15A比在第二光半透射部分15B进 一步减少。由此，被敷在转印目标11上的抗蚀膜(正性光刻胶膜)形成下面的抗蚀图案 12。抗蚀图案12被如此配置在与遮光部分13相对应的部分处的抗蚀膜厚度Tl最大，并 且在与第一光半透射部分15A相对应的部分处的抗蚀膜厚度T2小于抗蚀膜厚度Tl，但大于 在与第二光半透射部分15B相对应的部分处的抗蚀膜厚度T3。抗蚀图案12在与光透射部 分14相对应的部分处没有抗蚀膜。
对具有上述抗蚀图案12的转印目标11进行如下处理。首先，在抗蚀图案12的没 有抗蚀膜的部分处(与光透射部分14相对应的部分)，例如对转印目标11上的膜19A、19B 和19C进行第一次蚀刻。接着，通过灰化等将抗蚀图案12的抗蚀膜厚度为T3的部分(与 第二光半透射部分15B相对应的部分)去除，在所述部分处，例如对转印目标11上的膜19B 和19C进行第二次蚀刻。然后，通过灰化等将抗蚀图案12的抗蚀膜厚度为T2的部分(与第一光半透射部分15A相对应的部分)去除，在所述部分处，例如对转印目标11上的膜19C进行第三次蚀刻。通过这种方式，只用单个的灰度掩模10即可进行与采用三个惯常的光掩 模实现的处理相当的处理，由此减少了掩模的数量。现在将参照图IA至II对制造上述四级灰度掩模10的制造过程加以阐述。首先，以指定的顺序在透明衬底16的表面上形成第一光半透射膜17A和遮光膜 18，由此形成和准备光掩模坯料20 (图1A)。第一光半透射膜17A和遮光膜18中的每一个 在灰度掩模10的制造过程中都具有对另一个的蚀刻的抗蚀性。例如，第一光半透射膜17A 由对铬蚀刻气体或液体具有抗蚀性的材料制成，而遮光膜18由对MoSi蚀刻气体或液体具 有抗蚀性的材料制成。然后，在光掩模坯料20的遮光膜18上形成抗蚀膜(正性光刻胶膜)，并且利用电 子束或激光写入设备将所述抗蚀膜曝光/写入并随后显影，由此形成第一抗蚀图案21 (图 1B)。第一抗蚀图案21被形成的形状具有与将被制造的灰度掩模10的光透射部分14和第 二光半透射部分15B相对应的敞开区域。之后，使用铬蚀刻气体或液体并使用第一抗蚀图案21作为掩模对形成有第一抗 蚀图案21的光掩模坯料20的遮光膜18进行干式蚀刻或湿式蚀刻(图1C)。通过所述蚀 亥IJ，遮光膜18被形成遮光膜图案22。由于第一光半透射膜17A具有对铬蚀刻气体或液体的 抗蚀性，所以很难在遮光膜18的蚀刻期间对第一光半透射膜17A进行蚀刻。在形成遮光膜图案22之后，将第一抗蚀图案21剥除(图1D)。然后，使用MoSi蚀 刻气体或液体并使用遮光膜图案22作为掩模对第一光半透射膜17A进行干式蚀刻或湿式 蚀刻，由此形成第一光半透射膜图案23 (图1E)。可以在以后将图ID中的第一抗蚀图案21 剥除。也就是说，可以规定，在形成遮光膜图案22之后，通过使用第一抗蚀图案21和遮光 膜图案22作为掩模对第一光半透射膜17A进行干式蚀刻或湿式蚀刻，由此形成第一光半透 射膜图案23，然后将第一抗蚀图案21剥除。由于遮光膜18具有对MoSi蚀刻气体或液体的 抗蚀性，所以在第一光半透射膜17A的蚀刻期间不会对遮光膜18进行蚀刻。利用例如含有 从氢氟酸、硅氢氟酸和氟化氢铵中选取的至少一种氟化合物和从过氧化氢、硝酸和硫酸中 选取的至少一种氧化剂的蚀刻液体作为MoSi蚀刻液体。在形成上述第一光半透射膜图案23之后，在遮光膜18和被曝光的透明衬底16上 形成第二光半透射膜17B，由此形成另一光掩模坯料24(图1F)。第二光半透射膜17B由能 够通过与遮光膜18的蚀刻相同的蚀刻而被蚀刻的材料制成。因此，第二光半透射膜17B和 遮光膜18中的每一个都仅具有对另一个的蚀刻的小的抗蚀性。如图IE和IF所示，对光掩 模坯料24进行如此配置，从而在透明衬底16上堆叠的第一光半透射膜17A和遮光膜18被 分别形成第一光半透射膜图案23和遮光膜图案22，并且在这些形成图案的膜上形成第二 光半透射膜17B。然后，在光掩模坯料24的第二光半透射膜17B上形成抗蚀膜，并且以与上述相同 的方式对所述抗蚀膜进行曝光/写入和显影，由此形成第二抗蚀图案25 (图1G)。第二抗蚀 图案25被形成的形状具有与光透射部分14和第一光半透射部分15A相对应的敞开区域。之后，使用铬蚀刻气体或液体并使用第二抗蚀图案25作为掩模对第二光半透射 膜17B和遮光膜18进行干式蚀刻或湿式蚀刻(图1H)。然后，通过将余下的第二抗蚀图案 25去除(剥除)，得到四级灰度掩模10，所述四级灰度掩模10具有堆叠在一起的光透射部分14、通过第一光半透射膜17A形成的第一光半透射部分15A、通过第二光半透射膜17B形 成的第二光半透射部分15B、通过第一光半透射膜17A、遮光部分18和第二光半透射膜17B 形成的遮光部分13 (图II)。根据前述实施方式得到下面的效果。根据灰度掩模10的制造过程，以指定的顺序 在光透射的衬底16上形成由对彼此的蚀刻具有抗蚀性的材料制成的第一光半透射膜17A 和遮光膜18，并且在所述遮光膜18上形成有第二光半透射膜17B，所述第二光半透射膜17B 由能够通过与遮光膜18的蚀刻相同的蚀刻而被蚀刻的材料制成。因此，通过对彼此的蚀刻 具有大的抗蚀性的膜和对彼此的蚀刻具有相对小的抗蚀性的膜的组合，可以将通过光刻的 写入的次数减少至两次来制造四级光掩模10。 (第二实施方式)图3A至3G为示出按照根据本发明的四级光掩模制造方法中的第二实施方式的四 级灰度掩模制造过程的视图。图4A和4B分别为通过图3A至3G的制造过程而制造的四级 灰度掩模的俯视图和侧剖视图。根据第二实施方式，相同的符号指代与前述第一实施方式 中的那些部分相同的部分，因此省去其说明。在图4A和4B中所示的灰度掩模30同样也例如用于制造液晶显示器(IXD)、等离 子体显示板(PDP)等的薄膜晶体管(TFT)或滤色器，并且适于在转印目标31上形成抗蚀图 案32，所述抗蚀图案32的厚度逐步地或连续地变化。灰度掩模30包括遮光部分33，其适于遮挡曝光光线(透光率几乎为0% )；光透 射部分34，其适于几乎100%地透射曝光光线；第一光半透射部分35A和第二光半透射部 分35B，其中的每一个都适于在使用灰度掩模30时将曝光光线的透光率减小到大约20%至 50 %。第一光半透射部分35A和第二光半透射部分35B具有不同的透光率，并且根据本实施 方式，第一光半透射部分35A的透光率被设置得高于第二光半透射部分35B的透光率。因 此，如同第一实施方式的灰度掩模10，灰度掩模30同样也是四级灰度掩模，其中曝光光线 的透光率在四个级别不同。第一光半透射部分35A通过在诸如玻璃衬底的透明衬底16的表面上形成光半透 射的第一光半透射膜37A来实现。第二光半透射部分35B通过在透明衬底16的表面上堆 叠第一光半透射膜37A和光半透射的第二光半透射膜37B来实现。遮光部分33通过以指 定的顺序在透明衬底16的表面上堆叠第一光半透射膜37A、第二光半透射膜37B和遮光膜 38而形成。第二光半透射膜37B是含有金属和硅的薄膜，并且优选是含有作为主要成分的硅 化钼(MoSi)的膜。例如，含有MoSi (MoSi2)、MoSiN、MoSiON、MoSiCON等等。第一光半透射 膜37A和遮光膜38中的每一个都是含有作为主要成分的铬的膜，其中铬对于遮光膜38来 说是优选的，而氮化铬、氧化铬、氮氧化铬、氟化铬等对于第一光半透射膜37A来说是优选 的。第一光半透射部分35A的透光率基于对第一光半透射膜37A的材料和厚度的选取来设 定。第二光半透射部分35B的透光率基于对第一光半透射膜37A和第二光半透射膜37B的 材料和厚度的选取来设定。在使用上述四级灰度掩模30时，曝光光线在遮光部分33不透射，曝光光线在第一 光半透射部分35A减少，曝光光线在第二光半透射部分35B比在第一光半透射部分35A进 一步减少。由此，被敷在转印目标31上的抗蚀膜(正性光刻胶膜)形成下面的抗蚀图案32。抗蚀图案32被如此配置在与遮光部分33相对应的部分处的抗蚀膜厚度Tll最大，并 且在与第二光半透射部分35B相对应的部分处的抗蚀膜厚度T12小于抗蚀膜厚度Tl 1，但大 于在与第一光半透射部分35A相对应的部分处的抗蚀膜厚度T13。抗蚀图案32在与光透射 部分34相对应的部分处没有抗蚀膜。对具有上述抗蚀图案32的转印目标31进行如下处理。首先，在抗蚀图案32的没 有抗蚀膜的部分处(与光透射部分34相对应的部分)，例如对转印目标31上的膜19A、19B 和19C进行第一次蚀刻。接着，通过灰化等将抗蚀图案32的抗蚀膜厚度为T13的部分(与 第一光半透射部分35A相对应的部分)去除，在所述部分处，例如对转印目标31上的膜19B 和19C进行第二次蚀刻。然后，通过灰化等将抗蚀图案32的抗蚀膜厚度为T12的部分(与 第二光半透射部分35B相对应的部分)去除，在所述部分处，例如对转印目标31上的膜19C 进行第三次蚀刻。通过这种方式，只用单个的灰度掩模30即可进行与采用三个惯常的光掩 模实现的那些处理相当的处理，由此减少了掩模的数量。 现在将参照图3A至3G对制造上述四级灰度掩模30的制造过程加以阐述。首先，以指定的顺序在透明衬底16的表面上形成第一光半透射膜37A、第二光半 透射膜37B和遮光膜38，由此形成和准备光掩模坯料40 (图3A)。第二光半透射膜37B和遮 光膜38中的每一个在灰度掩模30的制造过程中都具有对另一个的蚀刻的抗蚀性。例如， 第二光半透射膜37B由对铬蚀刻气体或液体的抗蚀性的材料制成，而遮光膜38由对MoSi 蚀刻气体或液体具有抗蚀性的材料制成。第一光半透射膜37A由能够通过与遮光膜38的 蚀刻相同的蚀刻而被蚀刻的材料制成。因此，第一光半透射膜37A和遮光膜38中的每一个 都仅有对另一个的蚀刻的小的抗蚀性。然后，在光掩模坯料40的遮光膜38上形成抗蚀膜(正性光刻胶膜)，并且利用电 子束或激光写入设备将所述抗蚀膜曝光/写入并随后显影，由此形成第一抗蚀图案41 (图 3B)。第一抗蚀图案41被形成的形状具有与有将制造的灰度掩模30的光透射部分34和第 一光半透射部分35A相对应的敞开区域。之后，使用铬蚀刻气体或液体并使用第一抗蚀图案41作为掩模对形成有第一抗 蚀图案41的光掩模坯料40的遮光膜38进行干式蚀刻或湿式蚀刻(图3C)。通过所述蚀 亥IJ，遮光膜38被形成遮光膜图案42。由于第二光半透射膜37B具有对铬蚀刻气体或液体的 抗蚀性，所以防止了在遮光膜38的蚀刻期间使得第二光半透射膜37B被蚀刻。在形成遮光膜图案42之后，将第一抗蚀图案41剥除，然后，使用MoSi蚀刻气体或 液体并使用遮光膜图案42作为掩模对第二光半透射膜37B进行干式蚀刻或湿式蚀刻，由此 形成第二光半透射膜图案43 (图3D)。根据本实施方式，同样也可以在以后将第一抗蚀图案 41剥除。也就是说，可以规定，在形成遮光膜图案42之后，通过使用第一抗蚀图案41和遮 光膜图案42作为掩模对第二光半透射膜37B进行干式蚀刻或湿式蚀刻，由此形成第二光半 透射膜图案43，然后将第一抗蚀图案41剥除。由于遮光膜38和第一光半透射膜37A中的 每一个都具有对MoSi蚀刻气体或液体的抗蚀性，所以防止了所述这些膜在第二光半透射 膜37B的蚀刻期间被蚀刻。在形成上述第二光半透射膜图案43之后，在遮光膜38和被曝光的第一光半透射 膜37A上形成抗蚀膜。然后以与上述相同的方式对所述抗蚀膜进行曝光/写入和显影，由 此形成第二抗蚀图案44 (图3E)。第二抗蚀图案44被形成的形状具有与光透射部分34和第二光半透射部分35B相对应的敞开区域。之后，使用铬蚀刻气体或液体并使用第二抗蚀图案44作为掩模对遮光膜38和第 一光半透射膜37A进行干式蚀刻或湿式蚀刻(图3F)。然后，通过将余下的第二抗蚀图案 44去除(剥除)，得到四级灰度掩模30，所述四级灰度掩模30具有堆叠在一起的光透射部 分34、通过第一光半透射膜37A形成的第一光半透射部分35A、通过堆叠在一起的第一光半 透射膜37A和第二光半透射膜37B形成的第二光半透射部分35B、通过堆叠在一起的第一光 半透射膜37A、第二光半透射膜37B和遮光膜38形成的遮光部分33 (图3G)。
根据前述实施方式得到下面的效果。根据灰度掩模30的制造过程，以指定的顺序 在透明的衬底16上形成第一光半透射膜37A、第二光半透射膜37B和遮光膜38，其中所述 第一光半透射膜37A和遮光膜38由能够通过同样的蚀刻而被蚀刻的材料制成，而第二光半 透射膜37B由对第一光半透射膜37A和遮光膜38的材料的蚀刻具有抗蚀性的材料制成。因 此，通过对彼此的蚀刻具有抗蚀性的膜和对彼此的蚀刻不具有抗蚀性的膜的组合，可以将 采用光刻的写入的次数减少至两次来制造四级光掩模30。尽管已经借助于两个实施方式对本发明加以阐述，但本发明不限于此。
权利要求
一种四级光掩模，所述四级光掩模包括遮光部分、光透射部分及分别具有不同的透光率的第一光半透射部分和第二光半透射部分，并在转印目标上形成厚度阶段性地或连续地变化的抗蚀图案，所述四级光掩模的特征在于，所述第一光半透射部分通过在透明衬底的表面上设置光半透射性的第一光半透射膜而构成，所述第二光半透射部分通过在所述透明衬底的表面上设置光半透射性的第二光半透射膜而构成，所述第二光半透射部分和所述第一光半透射部分的曝光光的透光率不同，所述遮光部分通过在所述透明衬底的表面上层叠所述第一光半透射膜、遮光膜及所述第二光半透射膜而构成。
2.如权利要求1所述的四级光掩模，其特征在于，在转印目标上形成如下抗蚀图案与所述遮光部分对应的部分的膜厚最厚，与所述第一光半透射部分对应的部分的膜厚次之，与所述第二光半透射部分对应的部分的膜厚薄， 与所述光透射部分对应的部分无膜。
3.如权利要求1或2所述的四级光掩模，其特征在于，所述第一光半透射部分和所述第二光半透射部分的曝光光的透光率为20 50%。
4.如权利要求1或2所述的四级光掩模，其特征在于，所述第一光半透射膜和所述遮光膜为对彼此的蚀刻具有抗蚀性的膜。
5.如权利要求4所述的四级光掩模，其特征在于，所述第二光半透射膜和所述遮光膜由能够通过同种蚀刻气体或蚀刻液体蚀刻的材料 构成。
6.如权利要求1或2所述的四级光掩模，其特征在于，所述第一光半透射膜含有硅化钼，所述第二光半透射膜和所述遮光膜含有铬作为主要 成分。
7.一种四级光掩模的使用方法，所述四级光掩模包括遮光部分、光透射部分及分别具 有不同的透光率的第一光半透射部分和第二光半透射部分，所述四级光掩模的使用方法的 特征在于，所述第一光半透射部分通过在透明衬底的表面上设置光半透射性的第一光半透射膜 而构成，所述第二光半透射部分通过在所述透明衬底的表面上设置光半透射性的第二光半透 射膜而构成，所述第二光半透射部分和所述第一光半透射部分的曝光光的透光率不同，所述遮光部分使用在所述透明衬底的表面上层叠所述第一光半透射膜、遮光膜及所述 第二光半透射膜而构成的四级光掩模进行曝光，在转印目标上形成抗蚀图案，在与所述光透射部分对应的部分，在所述转印目标上实施第一蚀刻，去除所述抗蚀图案中的与所述第二光半透射部分对应的部分，在所述转印目标上实施 第二蚀刻，进而，去除所述抗蚀图案中的与所述第一光半透射部分对应的部分，在所述转印目标 上实施第三蚀刻。
8.如权利要求7所述的四级光掩模的使用方法，其特征在于， 对转印目标上的第一膜、第二膜及第三膜实施所述第一蚀刻， 对转印目标上的第二膜及第三膜进行实施第二蚀刻， 对转印目标上的第三膜实施所述第三蚀刻。
9.如权利要求7所述的四级光掩模的使用方法，其特征在于， 通过灰化去除所述抗蚀图案。
10.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于， 包括权利要求7 9中任一项所述的使用方法。
11.一种四级光掩模，所述四级光掩模包括遮光部分、光透射部分及分别具有不同透光 率的第一光半透射部分和第二光半透射部分，并在转印目标上形成厚度阶段性地或连续地 变化的抗蚀图案，所述四级光掩模的特征在于，所述第一光半透射部分通过在透明衬底的表面上设置光半透射性的第一光半透射膜 而构成，所述第二光半透射部分通过在所述透明衬底的表面上层叠光半透射性的第一光半透 射膜和光半透射性的第二光半透射膜而构成，所述遮光部分通过在所述透明衬底的表面上层叠所述第一光半透射膜、所述第二光半 透射膜及遮光 膜而构成。
12.如权利要求11所述的四级光掩模，其特征在于，在转印目标上形成如下抗蚀图案与所述遮光部分对应的部分的膜厚最厚，与所述第 二光半透射部分对应的部分的膜厚次之，与所述第一光半透射部分对应的部分的膜厚薄， 与光透射部分对应的部分无膜。
13.如权利要求11或12所述的四级光掩模，其特征在于，所述第一光半透射部分和所述第二光半透射部分的曝光光的透光率为20 50%。
14.如权利要求11或12所述的四级光掩模，其特征在于，所述第二光半透射膜和所述遮光膜为对彼此的蚀刻具有抗蚀性的膜。
15.如权利要求14所述的四级光掩模，其特征在于，所述第一光半透射膜和所述遮光膜由能够通过同种蚀刻气体或蚀刻液体蚀刻的材料 构成。
16.如权利要求11或12所述的四级光掩模，其特征在于，所述第二光半透射膜含有硅化钼，所述第一光半透射膜和所述遮光膜含有铬作为主要 成分。
17.一种四级光掩模的使用方法，所述四级光掩模包括遮光部分、光透射部分及分别具 有不同透光率的第一光半透射部分和第二光半透射部分，所述四级光掩模的特征在于，所述第一光半透射部分通过在透明衬底的表面上设置光半透射性的第一光半透射膜 而构成，所述第二光半透射部分通过在所述透明衬底的表面上层叠光半透射性的第一光半透 射膜和光半透射性的第二光半透射膜而构成，所述遮光部分使用在所述透明衬底的表面上层叠所述第一光半透射膜、所述第二光半 透射膜及遮光膜而构成的四级光掩模进行曝光，在转印目标上形成抗蚀图案，在与所述光透射部分对应的部分，在转印目标上实施第一蚀刻， 去除所述抗蚀图案中的与所述第一光半透射部分对应的部分，在所述转印目标上实施 第二蚀刻，进而，去除所述抗蚀图案中的与所述第二光半透射部分对应的部分，在所述转印目标 上实施第三蚀刻。
18.如权利要求17所述的四级光掩模的使用方法，其特征在于， 对转印目标上的第一膜、第二膜、第三膜实施所述第一蚀刻， 对转印目标上的第二膜、第三膜实施所述第二蚀刻，对转印目标上的第三膜实施所述第三蚀刻。
19.如权利要求17或18所述的四级光掩模的使用方法，其特征在于， 通过灰化去除所述抗蚀图案。
20.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于， 包括权利要求17 19中任一项所述的使用方法。
21.一种四级光掩模制造用光掩模坯料，所述四级光掩模包括遮光部分、光透射部分及 分别具有不同透光率的第一光半透射部分和第二光半透射部分，所述四级光掩模制造用光 掩模坯料用于制造在转印目标上形成厚度阶段性地或连续地变化的抗蚀图案的四级光掩 模，所述四级光掩模制造用光掩模坯料的特征在于，在透明衬底上顺次形成第一光半透射膜、第二光半透射膜和、及遮光膜， 所述第二光半透射膜和所述遮光膜为对彼此的蚀刻具有抗蚀性的膜， 所述第一光半透射膜和所述遮光膜由能够通过同种的蚀刻气体或蚀刻液体蚀刻的材 料构成，由此在光刻工序中，能够通过二次写入形成所述四级。
全文摘要
公开了一种四级光掩模及其使用方法以及四级光掩模制造用光掩模坯料。所述四级光掩模包括遮光部分、光透射部分及分别具有不同的透光率的第一光半透射部分和第二光半透射部分，并在转印目标上形成厚度阶段性地或连续地变化的抗蚀图案，所述四级光掩模的特征在于，所述第一光半透射部分通过在透明衬底的表面上设置光半透射性的第一光半透射膜而构成，所述第二光半透射部分通过在所述透明衬底的表面上设置光半透射性的第二光半透射膜而构成，所述第二光半透射部分和所述第一光半透射部分的曝光光的透光率不同，所述遮光部分通过在所述透明衬底的表面上层叠所述第一光半透射膜、遮光膜及所述第二光半透射膜而构成。
文档编号G03F1/68GK101866107SQ20101020244
公开日2010年10月20日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月20日
发明者佐野道明 申请人:Hoya株式会社