专利名称：光掩模及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光刻工艺中使用的光掩模及该光掩模的制造方法。
背景技术：
当前，作为液晶显示装置中采用的方式，具有VA(Vertical Alignment 垂直配向)方式、IPS(In Plane Switching 面内切换)方式。通过应用这些方式，可以提供液晶响应快、视场角足够大的优异的动态图像。此外，通过在应用了这些方式的液晶显示装置的像素电极部中，使用基于透明导电膜形成的线与间隙图案(line and space pattern)，由此，能够实现响应速度、视场角的改善。近年来，为了进一步提高液晶响应速度和视场角，发展方向在于使上述导电膜的线与间隙图案的线宽(⑶(Critical Dimension 临界尺寸))精细化(参照专利文献1 日本特开2007-206346号公报)。在液晶显示装置的像素部等的图案形成中，一般使用光刻工艺。光刻工艺如下使用光掩模对形成在待蚀刻的被加工体上的抗蚀剂膜转印预定图案，对该抗蚀剂膜进行显影而形成抗蚀剂图案，之后，将该抗蚀剂图案作为掩模进行被加工体的蚀刻。例如，作为将像素电极形成为梳状(在透明导电膜上形成线与间隙图案)的光掩模，使用了所谓的二值掩模(binary mask)。二值掩模是通过对形成在透明基板上的遮光膜进行构图而由遮住光的遮光部(黑)和透过光的透光部(白)构成的双色调光掩模。例如，在使用二值掩模和正性光致抗蚀剂形成线与间隙图案的情况下，可以在遮光部中形成要在透明基板上形成的线图案(line pattern)，在透光部中形成间隙图案(space pattern)。但是，当图案形状(例如线与间隙图案的线宽)变小时，经由光掩模的透光部照射到形成在被加工体上的抗蚀剂膜的透射光的强度下降，对比度下降，因此不能得到充分的分辨率。其结果，产生了被加工体的蚀刻加工变困难的问题。例如，当线与间隙图案的节距 (pitch)宽度(1条线与1个间隙的线宽合计)小于7μπι时，被加工体的蚀刻加工条件变严格，很难进行构图。作为提高分辨率而进行更精细构图的方法，可以考虑以往作为LSI制造用的技术而开发出的扩大曝光机光学系统的数值孔径、进行短波长曝光、应用相移掩模的方法等。但是，在应用这些技术时，需要极大的投资和技术开发，与市场上提供的液晶显示装置的价格不相配。此外，与LSI制造不同，被加工体的尺寸较大(例如一边为IOOOmm以上的方形)， 因此，不使用LSI制造中所应用的干蚀刻而使用湿蚀刻比较有利。由此，在液晶显示装置的制造中，期望在例如曝光光中使用i线 g线范围的波长的条件下，既能应用湿蚀刻，又能够转印更精细的图案。此外，针对上述那样的转印时的对比度下降，可以考虑增加光刻工艺中的曝光量来确保必要的曝光量。但是，为了增加曝光量，需要提高曝光机的光源输出或者增加曝光时间，从而需要追加装置改造等的投资且会导致生产效率下降。因此，期望实现在基本不需要追加投资、且不会对生产效率产生不良影响的前提下进行精细构图的方法。
因此，本发明人为了解决该问题，提出了由透光部和半透光部(设线与间隙图案中的线图案为半透光部、间隙图案为透光部)形成转印图案的方法。另外，在透明基板上形成半透光膜后对该半透光膜进行构图从而形成具有透光部和半透光部的转印图案的情况下，还通过上述半透光膜的构图来形成掩模处理用的标记图案(以下称作标记图案)。即，利用具有预定透射率的半透光膜形成转印图案，因此，与形成该图案同时地，还同样地形成了标记图案。作为标记图案，除了光掩模用户设置曝光机时所使用的对准标记(由于是使用多个光掩模在同一被加工体上形成图案来制造液晶显示装置等图像设备，因此定位精度非常重要)以外，还包括用于确定光掩模产品的条形码等，因而标记图案在光掩模的识别和管理中发挥着重要作用。这些处理用掩模图案不是转印图案，因此被设置于曝光时的转印区域外侧(大多为光掩模的外周周边)。此外，在读取该标记图案时，读取装置的光源和检测机要用到反射光或透射光。但是，这些装置的规格大多是以使用最广泛的二值掩模为基准确定的，根据作为光掩模的透射区域的透光部(Qz)和遮光部(大多为以Cr为主要成分的遮光膜)各自的透射率、或各自的反射率的对比度进行读取。因此，在本发明人进一步进行研究后得知在具有利用半透光膜的构图形成的标记图案的光掩模中，需要留意读取条件，换言之，根据曝光机等已有装置的读取条件的不同，可能会产生读取错误。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题完成的，其目的之一在于，提供光掩模及其制造方法，在使用由半透光部和透光部形成的转印图案，在被加工体上形成精细的图案形状的情况下， 能够抑制对准标记和条形码等标记图案的读取错误。本发明的光掩模用于液晶显示装置的制造，该光掩模具有用于转印到抗蚀剂膜上的转印图案，所述抗蚀剂膜形成在待蚀刻加工的被加工体上，该光掩模的特征在于，在光掩模的转印区域中具有由透光部和半透光部构成的包含线与间隙图案的转印图案，该转印图案是通过对形成在透明基板上的半透光膜进行构图而得到的，在光掩模的转印区域外，具有对形成在透明基板上的遮光膜进行构图而得到的标记图案。在本发明的光掩模中，优选的是，转印图案用于通过湿蚀刻来形成透明电极。在本发明的光掩模中，优选的是，光掩模通过蚀刻加工而在被加工体上形成线宽 LP与间隙宽度SP相等的线与间隙图案，并且光掩模的转印图案包含线宽LM比间隙宽度SM 大的线与间隙图案。在本发明的光掩模中，优选的是，线与间隙图案的节距(pitch)大于等于2μπι且小于7 μ m，所述节距是线与间隙的线宽的合计。在本发明的光掩模中，优选的是，标记图案具有露出透明基板的透光部和露出遮光膜的遮光部。在本发明的光掩模中，优选的是，在设透光部的透射率为100%时，半透光部的透射率大于等于1 %且小于等于30%。在本发明的光掩模的制造方法中，该光掩模在转印区域中具有包含线与间隙图案的转印图案，且在转印区域外具有标记图案，该制造方法的特征在于，具有以下工序在透
5明基板上形成遮光膜；对遮光膜进行构图而去除所述转印区域内的所述遮光膜，并且在所述转印区域外形成标记图案；在标记图案上设置了掩模的状态下，在透明基板上形成半透光膜；以及对半透光膜进行构图而形成由透光部和半透光部形成的所述转印图案。在本发明的光掩模的制造方法中，该光掩模在转印区域中具有包含线与间隙图案的转印图案，且在转印区域外具有标记图案，该制造方法的特征在于，具有以下工序在透明基板上形成半透光膜；在半透光膜上形成遮光膜；在形成于遮光膜上的抗蚀剂膜上，绘制转印图案和标记图案并进行显影，由此形成第1抗蚀剂图案，利用第1抗蚀剂图案对遮光膜和半透光膜进行构图，由此形成遮光膜与半透光膜的层叠图案；去除第1抗蚀剂图案，之后，以露出位于转印区域中的遮光膜与半透光膜的层叠图案的方式形成第2抗蚀剂图案； 以及利用第2抗蚀剂图案去除形成于半透光膜上的遮光膜，由此形成转印图案和标记图案，其中，所述转印图案由透光部和半透光部形成，所述标记图案由透光部和露出的遮光膜图案形成。在本发明的光掩模的制造方法中，该光掩模在转印区域中具有包含线与间隙图案的转印图案，且在转印区域外具有标记图案，该制造方法的特征在于，具有以下工序在透明基板上的转印区域外设置了掩模的状态下，形成半透光膜；在半透光膜和所露出的所述透明基板上，形成遮光膜；在形成于遮光膜上的抗蚀剂膜上，绘制转印图案和标记图案并进行显影，由此形成第1抗蚀剂图案，利用第1抗蚀剂图案对遮光膜和半透光膜进行构图，由此在转印区域中形成遮光膜与半透光膜的层叠图案，在转印区域外形成遮光膜图案；去除第1抗蚀剂图案，之后，以露出转印区域的层叠图案的方式形成第2抗蚀剂图案；以及利用第2抗蚀剂图案去除形成于半透光膜上的遮光膜，由此形成转印图案和标记图案，其中，所述转印图案由透光部和半透光部形成，所述标记图案由透光部和遮光膜图案形成。在本发明的图案转印方法中，使用上述光掩模，在被加工体上的抗蚀剂膜上，进行具有i线 g线范围的曝光光源的曝光机的曝光，利用所得到的抗蚀剂图案进行湿蚀刻，由此加工出线与间隙的宽度相等的图案。根据本发明的一个方式，由半透光部和透光部形成光掩模的转印图案部，通过遮光膜来设置对准标记、条形码等标记图案，由此能够在被加工体上形成精细的图案形状，并且抑制对准标记、条形码等标记图案的读取错误，从而提高制造效率。
图1是示出光掩模的结构的一例的图。图2是示出光掩模的制造方法的一例的图。图3是示出光掩模的制造方法的一例的图。图4是示出光掩模的制造方法的一例的图。图5是对光掩模和使用该光掩模的光刻工艺进行说明的图。图6是示出通过遮光部设置了线图案时的光掩模的透射率的图。图7是示出通过半透光部设置了线图案时的光掩模的透射率的图。图8是示出通过半透光部设置了线图案时的光掩模的透射率的图。图9示出了利用通过遮光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。
图10示出了利用通过遮光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。图11示出了利用通过半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。图12示出了利用通过半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。图13示出了利用通过半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。图14示出了利用通过半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。图15示出了利用通过半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。图16示出了利用通过半透光部设置了线图案的光掩模进行曝光后的抗蚀剂膜在显影后的截面形状。标号说明100 光掩模；101 透明基板；102 转印图案部；102a 半透光部；102b 透光部； 103 标记图案形成部；105 对准标记；106 条形码；500 光掩模；501 半透光部；502 透光部；503 被加工体；504 抗蚀剂膜；505 抗蚀剂图案；506a 偏置部；506b 偏置部；510
透明基板。
具体实施例方式如上所述，本发明人深刻地研究了如下光掩模该光掩模能够抑制随着图案的精细化而引起的形成在光掩模上的转印图案的分辨率劣化，能够进行精确的转印。此外，已经提出了具有由透光部和半透光部(设线与间隙图案中的线图案为半透光部、间隙图案为透光部)形成的转印图案的光掩模。如上所述，在透明基板上形成半透光膜后对该半透光膜进行构图，在光掩模的转印区域内，形成具有透光部和半透光部的转印图案，在该情况下，在转印区域外形成的标记图案形成于与以往不同的膜(半透光膜)上。这里，所谓转印区域，是指包括要转印到被加工体上的抗蚀剂上的转印图案的区域，是照射曝光光的区域。例如，在图I(A)中，可以设为转印图案部102的区域。本发明人进一步进行了研究后发现在透明基板上的半透光膜上形成标记图案的情况下，根据半透光膜的透射率、反射率等条件的不同，可能会由于透射光、半透光膜表面的反射光的干扰等而在曝光机中产生标记图案的读取错误。因此，本发明人深刻进行了研究，结果是得到了如下见解在通过透光部和半透光部形成转印图案的光掩模中，通过使用另外的遮光膜来形成用于形成对准标记、条形码的标记图案形成部，由此，能够抑制对准标记、条形码的读取错误。这里，关于遮光膜，优选使用对于曝光光(i线 g线)具有光学密度(OD) 3以上的膜，且遮光至被加工体上的抗蚀剂实质上不发生感光的程度。以下，参照图1来说明本发明的光掩模的一例。另外，在图1中，图I(A)表示光掩模的上表面，图1 (B) ⑶表示图1 (A)a-b处的截面。<光掩模>光掩模100具有形成在透明基板101上的转印图案部102和标记图案形成部103。 转印图案部102由半透光部102a和透光部102b形成，可通过在透明基板101上形成半透光膜后，对该半透光膜进行构图来得到该转印图案部102。标记图案形成部103形成有遮光膜，通过对该遮光膜进行构图而形成对准标记、条形码等标记图案。标记图案形成部103只要至少设置在形成对准标记105、条形码106等标记图案的区域中即可。一般而言，标记图案形成在透明基板101表面上的端部侧，因此，优选在转印图案部102的区域外的、该转印图案部102的周边部设置标记图案形成部103。此时，可以沿着透明基板101表面的周缘区域设置遮光膜，且设置成使得该形成的遮光膜的图案成为环状(参照图1)，也可以在形成标记图案的区域中选择性地设置遮光膜。此外，标记图案最优选由露出透明基板的透光部和露出遮光膜的遮光部构成。对于在遮光膜上层叠有半透光膜的遮光部而言，在利用反射光读取标记图案时可能导致检测不稳定。此外，在标记图案由露出遮光膜的遮光部和在透明基板上形成有半透光膜的半透光部形成的情况下，在利用透射光进行读取时，透射光可能因半透光部而发生衰减，从而导致读取精度不充分。转印图案部102可由透光部和半透光部形成，该透光部和半透光部是通过对形成在透明基板101上的半透光膜进行构图而形成的。在转印图案部102是由线与间隙图案形成的情况下，只要由半透光部102a形成线图案、由透光部102b形成间隙图案即可。这样，即使是由半透光部和透光部形成转印图案部的光掩模，也能够通过在遮光膜中设置形成标记图案的部分，来抑制标记图案的读取不良。通过使用这种光掩模，能够在被加工体上形成精细的图案形状，并且能够抑制标记图案的读取错误而提高制造过程的生产率。以下，使用图5来说明光掩模和使用该光掩模的图案转印方法的一例。另外，在图 5中，示出了以下情况针对形成在待蚀刻加工的被加工体503上的抗蚀剂膜504，转印光掩模500上形成的包含线与间隙图案的预定转印图案，将显影后的抗蚀剂图案505作为蚀刻加工中的掩模。光掩模500具有包含线与间隙图案的预定转印图案，光掩模500将包含该线与间隙图案的预定转印图案转印到形成在被加工体503上的抗蚀剂膜504上。可以利用通过对形成在透明基板510上的半透光膜进行构图而形成的透光部和半透光部来形成光掩模500 的转印图案。其中，通过半透光部501设置光掩模500的线与间隙图案中的线图案，通过透光部502设置间隙图案。如以往那样，在由遮光部和透光部形成光掩模的线与间隙图案的情况下，随着线与间隙图案的节距宽度变小(接近曝光机的分辨极限)，经由透光部照射到抗蚀剂膜的透射光的强度降低，与遮光部和透光部对应的透射光的对比度降低，因此，在显影后残留下经由透光部曝光的部分的抗蚀剂膜。其结果，将产生无法进行被加工体的构图的问题。为了解决该问题，认为需要减小曝光机的分辨极限(提高分辨率)、增加应用曝光量、缩短曝光光的波长或应用相移掩模，由此来增加透射光的强度。另一方面，如图5所示，通过由半透光部501而不是由遮光部形成光掩模500的线图案，由此，即使在光掩模500的线与间隙图案的节距宽度变小的情况下，也能够抑制经由透光部502 (间隙图案)照射到抗蚀剂膜504的透射光的强度降低，在使用例如正性抗蚀剂的情况下，能够在显影后去除经由透光部502曝光的抗蚀剂膜504。这是因为，通过由半透光部501形成线图案，能够得到与增加光刻工艺中的曝光量相同的效果。由此，能够利用以往的光刻工艺中所能应用的曝光量(不改变曝光量、或以更少的曝光量)来形成期望的精细图案。此外，优选将光掩模500的线与间隙图案的节距宽度设为大于等于2.0 μ m且小于 7. 0 μ m。对于由节距宽度小于7. 0 μ m的精细图案形成的像素电极部，当应用于液晶显示装置时所形成的电场变密，在液晶的响应速度、亮度方面优异，但如上所述存在无法避免光刻工艺中产生的问题的不良情况。另一方面，根据本发明的方法，对于接近曝光机的分辨极限的上述精细图案，可以解决上述问题，得到特别显著的效果。此外，如果节距宽度大于等于 2 μ m，则可以通过选择半透光膜的膜透射率，得到充分的光强度，因此能够充分得到提高分辨率的效果。经由半透光部501的透射光与经由透光部502的透射光之间产生的相位差没有特别限定。这是因为，本发明与曝光光的相位的变化及反转无关，作为用于制造液晶显示装置的线与间隙图案，可以得到优异的提高分辨率的效果。此外，在半透光膜的选择中，当透光部与i线 g线的范围内的代表波长的相位差大于等于30度且小于等于180度时，容易利用恰当的膜厚得到恰当的透射率。更优选的是，相位差大于等于30度且小于等于90度。进一步优选的是，形成在半透光部上的半透光膜与i线 g线的所有波长的相位差大于等于 30度且小于等于90度。在使用图5所示的光掩模500的情况下，不仅经由透光部502 (间隙图案)，还经由半透光部501 (线图案)对抗蚀剂膜504进行曝光，因此，显影后的抗蚀剂图案505的膜厚 tl比抗蚀剂膜504的初始膜厚值t0小。当抗蚀剂图案505的膜厚tl过小时，将在蚀刻加工时出现障碍(例如，抗蚀剂图案505消失而不能发挥掩模的作用)，因此，优选考虑透光部 502的透射光的强度以及抗蚀剂图案505的膜厚来设定半透光部501对于曝光光的透射率。 例如，在将光掩模500的透光部对于曝光光的透射率设为100%时，优选将半透光部501对于曝光光的透射率设为1 %以上且30%以下，更优选的是1 %以上且20%以下，进一步优选的是3%以上且20%以下，再进一步优选可设为3%以上且15%以下。如果处于该范围，则即使在光掩模500的线与间隙图案的节距宽度变小的情况下，也能够抑制透光部502的透射光的强度下降，并且能够使抗蚀剂图案505的膜厚tl保留蚀刻加工所需的量。此外，光掩模500的透光部的透射率为100%是指，将光掩模500中足够宽的透光部(20 μ m见方以上的透光部)中的透射率设为100%。接着，对使用了上述光掩模500的图案转印方法进行说明。首先，在被加工体503上形成正性的抗蚀剂膜504，之后，隔着上述光掩模500对该抗蚀剂膜504照射曝光光(参照图5(A))。此时，经由透光部502和半透光部501，向抗蚀剂膜504照射曝光光。接着，对抗蚀剂膜504进行显影而形成抗蚀剂图案505 (图5 (B))，之后将该抗蚀剂图案505作为掩模对形成在基板507上的被加工体503进行蚀刻，由此，能够将被加工体503的至少一部分形成为线与间隙图案(参照图5(C)、(D))。在图5所说明的图案转印方法中，是由半透光部501而不是由遮光部形成光掩模500的线图案，因此显影后的抗蚀剂图案505的膜厚tl比抗蚀剂膜504的初始膜厚值t0 小。因此，被加工体503的蚀刻加工优选使用湿蚀刻进行。这是因为，在使用干蚀刻的情况下，抗蚀剂图案505也被蚀刻，因此在抗蚀剂图案505的膜厚较小的情况下，蚀刻加工时作为掩模的抗蚀剂图案505可能消失。另一方面，在使用湿蚀刻的情况下，通过提高被加工体503与抗蚀剂膜504所使用的抗蚀剂材料之间的蚀刻选择比，由此即使在抗蚀剂图案505的膜厚较小的情况下，也能抑制蚀刻加工时抗蚀剂图案505消失的情况。为了有效地抑制蚀刻加工时抗蚀剂图案505 消失的情况，只要使用以下抗蚀剂材料形成抗蚀剂膜504即可对于所述抗蚀剂材料，被加工体503对于湿蚀刻的蚀刻剂的蚀刻选择比为10倍(1 10)以上，优选为50倍(1 50) 以上。此外，在抗蚀剂图案505的膜厚tl较小的情况下，也是被加工体503的蚀刻加工时间越短，越能抑制蚀刻加工时抗蚀剂图案505消失的情况。例如，在被加工体503的膜厚较小的情况下，能够缩短蚀刻加工时间。可考虑蚀刻条件等来确定被加工体503的膜厚，而作为一例，可以通过将被加工体503形成为40nm以上且150nm以下的程度，来缩短蚀刻加工时间。这样，本实施方式中示出的图案转印方法对于膜厚较小的被加工体的构图尤其有效。此外，在被加工体503的膜厚较小的情况下，能够将光掩模500的半透光部501的半透光膜的透射率设定得较高。由此，能够降低光刻工序中的曝光光的曝光量。此外，在应用湿蚀刻作为被加工体503的蚀刻加工的情况下，与干蚀刻相比，被加工体503被各向同性地蚀刻。即，在蚀刻时，与抗蚀剂图案505重叠的被转印部508的侧面也被蚀刻(侧蚀)(参照图5(C))。因此，在设光掩模500的线与间隙图案的线宽(半透光部501的宽度)为LM、间隙宽度(透光部502的宽度)为SM时，蚀刻加工后形成在被加工体503上的线与间隙图案的线宽LP比LM小，间隙宽度SP比SM大。因此，在要使形成在被加工体503上的线与间隙图案的线宽LP和间隙宽度SP成为等宽(LP^SP)的情况下，优选将光掩模500的线宽LM设定得比间隙宽度SM大(LM > SM)。例如，可以在光掩模500的线图案(半透光部501)的两侧，设置考虑了与蚀刻加工时被转印部508的侧蚀量相应的裕量的偏置部506a、506b。可以利用与形成线图案的半透光膜相同的材料设置偏置部506a、506b。此外，偏置部506a、506b的宽度(偏置值)可根据被加工体503的蚀刻条件进行设定，例如，在将光掩模500的线宽LM与间隙宽度SM之差的 1/2设为偏置值时，可以将偏置值设为0. 2 μ m 1. 0 μ m。此外，上述图案转印方法可以应用于液晶显示装置等各种电子设备的制造方法。 例如，在液晶显示装置中像素电极的形状形成为带状(梳状)的情况下，可以使用具有线与间隙图案的光掩模500在ITO(Indium Tin Oxide 氧化铟锡)等的透明导电膜上转印图案。该情况下，ITO等的透明导电膜相当于上述被加工体503。由此，本发明的光掩模适合于转引这样的ITO导电膜图案该ITO导电膜图案的节距宽度处于大于等于2.0 μ m且小于 7. Ομ 的范围内。可以通过对形成在透明基板510上的半透光膜进行构图，来形成光掩模500的包含线与间隙图案的预定转印图案。此时，只要采取以下方式即可对于光掩模500的作为线与间隙图案中的线图案的部分，残留下形成在透明基板510上的半透光膜而成为半透光部 501，对于作为间隙图案的部分，则去除半透光膜而成为透光部502。
在将光掩模500的透光部502的透射率设为100%时，作为线图案的半透光部501 可以使用以下的半透光膜来形成该半透光膜的透射率优选为以上且30%以下、更优选为以上且20%以下、进一步优选为3%以上且20%以下、再进一步优选为3%以上且 15%以下。光掩模500的透光部502的透射率为100%是指，将光掩模500中足够宽的透光部(20 μ m见方以上的透光部)中的透射率设为100%。此外，可以根据形成在被加工体503上的线与间隙图案的线宽LP和间隙宽度SP， 来确定光掩模500的线与间隙图案中的半透光部501的宽度(线宽LM)和透光部502的宽度(间隙宽度SM)。例如，在要使形成在被加工体503上的线与间隙图案的线宽LP与间隙宽度SP成为等宽的情况下，优选将光掩模500的线宽LM设定得比间隙宽度SM大(LM > SM)。这是因为，在如上地将抗蚀剂图案505作为掩模来进行蚀刻加工时，被转印部508被侧蚀，形成在被加工体503上的线与间隙图案的线宽LP实际上比光掩模500的线宽LM小。对于光掩模500的线宽LM比间隙宽度SM大的比例，可考虑与蚀刻时被转印部508 的侧蚀量相应的裕量，按照其宽度在光掩模500的线图案(半透光部501)的两侧追加偏置部。如上所述，在将光掩模500的线宽LM与间隙宽度SM之差的1/2设为偏置值时，可以将偏置值设为0. 2 μ m 1. 0 μ m。例如，在将偏置值设为0. 5 μ m而在被加工体503上形成节距宽度为5 μ m(线宽LM和间隙宽度SM分别为2. 5 μ m)的线与间隙图案的情况下，可以将光掩模500的线宽LM设为3. 0 μ m，将间隙宽度SM设为2. 0 μ m。此外，在光掩模500的制造中，可以构成为预先掌握曝光条件、抗蚀剂膜的特性、 被加工体的特性、被加工体的加工条件等相关关系来形成数据库，根据被加工体503的加工条件利用仿真来进行光掩模500的设计。作为曝光条件，可考虑曝光光的波长、成像系统的NA(数值孔径)、σ (相干性)等。作为抗蚀剂膜的特性，可考虑抗蚀剂的显影条件、针对蚀刻剂的耐受性等。作为被加工体503的特性，可考虑被加工体的蚀刻条件(蚀刻剂的种类、温度)等。作为被加工体503的加工条件，可考虑形成在被加工体上的线与间隙图案的形状(线宽LP和间隙宽度SP)。预先针对这些相关关系形成数据库，根据所要制作的被加工体503的加工条件进行仿真，从而求取设计条件(半透光部501所使用的半透光膜的透射率、半透光部501的宽度(线宽LM)、透光部502的宽度(间隙宽度SM))，由此来制造光掩模500，通过这样的方式，能够大幅缩短光掩模500的制作时间。以下，说明利用仿真针对以下情况进行验证后的结果，所述情况是利用通过半透光部设置线与间隙图案的线图案、通过透光部设置间隙图案的光掩模，对抗蚀剂膜进行曝光。首先，说明仿真中使用的条件。曝光条件NA = 0. 08、ο = 0. 8、曝光波长(强度比g线/h线/i线= 1. 0/1. 0/1. 0)抗蚀剂膜正性酚醛树脂型(Positive-Novolak Type)抗蚀剂膜的初始膜厚1. 5 μ m此外，使用Synopsys公司制作的软件(Sentaurus Lithography )作为仿真软件而进行了仿真。 接着，对光掩模进行说明。
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<参考例1>偏置部+0·5μπι线与间隙图案的节距宽度:6·0μπι(线宽:3. 5μπι，间隙宽度:2· 5 μ m)、5· 0 μ m(线宽:3. Ομ ，间隙宽度:2·0μ )、4·4μπ (线宽2·7μ ，间隙宽度:1. 7μπ )线图案的透射率3 % 20 %<参考例2>偏置部+0·8μπι线与间隙图案的节距宽度:7·0μπι(线宽:4. 3μπι，间隙宽度:2· 7 μ m)、6· O μ m(线宽3. 8μ ，间隙宽度2. 2μ )、5. Ομ (线宽3. 3μ ，间隙宽度:1. 7μπι)线图案的透射率3% 20%〈参考比较例1>偏置部+0·5μπι线与间隙图案的节距宽度:8·0μπι(线宽:4. 5μπι，间隙宽度:3· 5 μ m)、7· O μ m(线宽:4. Ομ ，间隙宽度:3. 0μ )、6. Ομ (线宽3. 5μ ，间隙宽度2. 5μ )、5. Ομ (线宽 3. O μ m，间隙宽度2. 0μ )、4. 4μ (线宽2. 7μ ，间隙宽度:1. 7μπι)线图案的透射率0%〈参考比较例2>偏置部+0·8μπι线与间隙图案的节距宽度:8·0μπι(线宽:4.8μπι，间隙宽度:3· 2 μ m)、7· O μ m(线宽4. 3μ ，间隙宽度2. 7μ )、6. Ομ (线宽3. 8μ ，间隙宽度2. 2μ )、5. Ομ (线宽 3. 3 μ m，间隙宽度:1·7μ )、4·4μπ (线宽:3. Ομ ，间隙宽度:1.4μπ )线图案的透射率0%首先，针对形成有线与间隙图案的光掩模，说明照射曝光光时的掩模位置与透射光的有效透射率之间的关系。在本发明中，所谓有效透射率，是指在膜固有的透射率的基础上，还包含了图案中的形状(尺寸或线宽(⑶(Critical Dimension:临界尺寸))和曝光机的光学条件(光学波长、数值孔径、σ值等)的因素在内的透射率，可以说是反映了实际曝光环境的透射率(确定透射过光掩模而照射的光量的有效透射率)。例如，在本说明书中， 称作“半透光部的透射率”时的透射率是指上述的有效透射率，称作“半透光部的半透光膜的透射率”或仅称作“半透光膜的透射率”时的透射率是指半透光膜固有的透射率。图6示出了利用由透射率为O的遮光膜形成线图案的光掩模(二值掩模)时的透射光的有效透射率。在图6中，图6(A)示出了设置在遮光膜上的偏置部为0.5μπι的情况 (参考比较例1)，图6(B)示出了设置在遮光膜上的偏置部为0.8μπι的情况(参考比较例 2)，图6(C)示出了仿真中使用的线与间隙图案的示意图。偏置部使用与形成线图案的膜相同的材料形成。此外，在图6(A)、(B)中，横轴表示形成在掩模上的线与间隙图案的位置，纵轴表示透射光的有效透射率。根据图6可以确认到随着线与间隙图案的节距宽度变小，光掩模的透光部中的透射光的有效透射率显著减小。图7、图8示出了利用由半透光膜形成线图案的光掩模时的透射光的有效透射率。 图7示出了设置在半透光膜上的偏置部为0. 5 μ m的情况(参考例1)，图8示出了设置在半透光膜上的偏置部为0.8μπι的情况(参考例2)。此外，在图7中，图7㈧ (C)分别示出了线与间隙图案的节距宽度为6. 0 μ m(线宽3. 5 μ m，间隙宽度2. 5 μ m)的情况(图 7㈧)、节距宽度为5.0 μ m(线宽3.0μπι，间隙宽度2.0μπι)的情况(图7(B))、节距宽度为4.4μπι(线宽2.7μπι，间隙宽度1.7μπι)的情况(图7 (C))，在图8中，图8 (A) (C) 分别示出了线与间隙图案的节距宽度为7. 0 μ m(线宽4. 3 μ m，间隙宽度2. 7 μ m)的情况 (图8㈧)、节距宽度为6.0 μ m(线宽3.8μπι，间隙宽度2.2μπι)的情况(图8(B))、节距宽度为5. 0 μ m(线宽3. 3 μ m，间隙宽度1. 7 μ m)的情况(图8 (C))。根据图7、图8可知随着半透光部的半透光膜的透射率增加，透光部的有效透射率增加。接着，说明利用具有线与间隙图案的光掩模对抗蚀剂膜进行曝光而显影后的抗蚀剂图案的截面形状。图9、图10示出了利用在透射率为0的遮光膜中形成了线图案的光掩模(二值掩模)时进行显影后的抗蚀剂图案的截面。其中，图9示出了设置在遮光膜上的偏置部为 0. 5 μ m的情况(参考比较例1)，图10示出了设置在遮光膜上的偏置部为0. 8 μ m的情况 (参考比较例2)。此外，图9 (A) (E)、图10㈧ ⑶分别示出了线与间隙图案的节距宽度为8. 0 μ m的情况(图9 (A)、图10 (A))、节距宽度为7. 0 μ m的情况(图9 (B)、图10 (B))、 节距宽度为6.0μπι的情况(图9(C)、图10(C))、节距宽度为5. Oym的情况(图9 (D)、图 10 (D))、节距宽度为4. 4 μ m的情况(图9 (E))。此外，在图9、图10中，示出了将曝光光的强度(即曝光量)设为恒定(IOOmJ) (mj 为mj/cm2。以下相同。)时进行显影后的抗蚀剂图案的截面形状。在图9中，确认到在线与间隙图案的节距宽度比较大(8.0μπι、7.0μπι)的情况下，能够去除经由透光部照射了 IOOmJ的曝光光的部分的抗蚀剂膜，而在线与间隙图案的节距宽度为6. 0 μ m以下的情况下，有抗蚀剂膜残留。求出完全去除抗蚀剂膜所需的曝光光的强度，结果是，在线与间隙图案的节距宽度为6.0 μ m时需要照射106. 7mJ的曝光光，在节距宽度为5. 0 μ m时需要照射125. OmJ的曝光光，在节距宽度为4. 4 μ m时需要照射148. 2mJ 的曝光光。在图10中，确认到在线与间隙图案的节距宽度为8. Ομπι的情况下，能够去除经由透光部照射了 IOOmJ的曝光光的部分的抗蚀剂膜，而在线与间隙图案的节距宽度为 7.0μπι以下的情况下，有抗蚀剂膜残留。求出完全去除抗蚀剂膜所需的曝光光的强度，结果是，在线与间隙图案的节距宽度为7. 0 μ m时需要照射104. 6mJ的曝光光，在节距宽度为 6. Oym时需要照射117. 4mJ的曝光光，在节距宽度为5. 0 μ m时需要照射148. 2mJ的曝光光。图11 图16示出了利用在半透光膜中形成了线图案的光掩模时进行显影后的抗蚀剂图案的截面。此外，图11 图13示出了设置在半透光膜上的偏置部为0. 5 μ m的情况 (参考例1)，图14 图16示出了设置在半透光膜上的偏置部为0.8μπι的情况(参考例 2)。此外，图11、图15示出了线与间隙图案的节距宽度为6. Ομπι的情况，图12、图16示出了节距宽度为5. 0 μ m的情况，图13示出了节距宽度为4. 4 μ m的情况，图14示出了节距宽度为7. Oym的情况。此外，在图11 图16中，示出了使形成线图案的半透光部的半透光膜的透射率变化时进行显影后的抗蚀剂图案的截面。其中，在图11 图16中，示出了照射去除抗蚀剂膜所需的曝光光时的截面。此外，在表1、表2中示出了针对各个节距宽度，曝光光的强度(去除抗蚀剂膜所需的曝光光的强度)与半透光部的半透光膜的透射率的关系。表1示出了偏置部为0. 5 μ m的情况(参考例1)，表2示出了偏置部为0. 8 μ m的情况(参考例2)。表1
权利要求
1.一种光掩模，其用于液晶显示装置的制造，该光掩模具有用于转印到抗蚀剂膜上的转印图案，所述抗蚀剂膜形成在待蚀刻加工的被加工体上，该光掩模的特征在于，在所述光掩模的转印区域中具有由透光部和半透光部构成的包含线与间隙图案的转印图案，该转印图案是通过对形成在透明基板上的半透光膜进行构图而得到的，在所述光掩模的转印区域外，具有对形成在所述透明基板上的遮光膜进行构图而得到的标记图案。
2.根据权利要求1所述的光掩模，其特征在于，所述转印图案用于通过湿蚀刻形成透明电极。
3.根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于，所述光掩模通过蚀刻加工而在所述被加工体上形成线宽LP与间隙宽度SP相等的线与间隙图案，并且所述光掩模的转印图案包含线宽LM比间隙宽度SM大的线与间隙图案。
4.根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于，所述线与间隙图案的节距大于等于2 μ m且小于7 μ m，所述节距是线与间隙的线宽的合计。
5.根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于，所述标记图案具有露出透明基板的透光部和露出遮光膜的遮光部。
6.根据权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于，在设所述透光部的透射率为100%时，所述半透光部的透射率大于等于且小于等于 30%。
7.一种光掩模的制造方法，该光掩模在转印区域中具有包含线与间隙图案的转印图案，且在转印区域外具有标记图案，该制造方法的特征在于，具有以下工序在透明基板上形成遮光膜；对所述遮光膜进行构图而去除所述转印区域内的所述遮光膜，并且在所述转印区域外形成标记图案；在所述标记图案上设置了掩模的状态下，在所述透明基板上形成半透光膜；以及对所述半透光膜进行构图而形成由透光部和半透光部形成的所述转印图案。
8.一种光掩模的制造方法，该光掩模在转印区域中具有包含线与间隙图案的转印图案，且在所述转印区域外具有标记图案，该制造方法的特征在于，具有以下工序在透明基板上形成半透光膜；在所述半透光膜上形成遮光膜；在形成于所述遮光膜上的抗蚀剂膜上，绘制所述转印图案和所述标记图案并进行显影，由此形成第1抗蚀剂图案，利用所述第1抗蚀剂图案对所述遮光膜和所述半透光膜进行构图，由此形成所述遮光膜与所述半透光膜的层叠图案；去除所述第1抗蚀剂图案，之后，以露出位于转印区域中的所述遮光膜与所述半透光膜的层叠图案的方式形成第2抗蚀剂图案；以及利用所述第2抗蚀剂图案去除形成于所述半透光膜上的所述遮光膜，由此形成转印图案和标记图案，其中，所述转印图案由透光部和半透光部形成，所述标记图案由透光部和露出的遮光膜图案形成。
9.一种光掩模的制造方法，该光掩模在转印区域中具有包含线与间隙图案的转印图案，且在所述转印区域外具有标记图案，该制造方法的特征在于，具有以下工序在透明基板上的转印区域外设置了掩模的状态下，形成半透光膜；在所述半透光膜和所露出的所述透明基板上，形成遮光膜；在形成于所述遮光膜上的抗蚀剂膜上，绘制所述转印图案和所述标记图案并进行显影，由此形成第1抗蚀剂图案，利用所述第1抗蚀剂图案对所述遮光膜和所述半透光膜进行构图，由此在所述转印区域中形成所述遮光膜与所述半透光膜的层叠图案，在所述转印区域外形成遮光膜图案；去除所述第1抗蚀剂图案，之后，以露出所述转印区域的层叠图案的方式形成第2抗蚀剂图案；以及利用所述第2抗蚀剂图案去除形成于所述半透光膜上的所述遮光膜，由此形成转印图案和标记图案，其中，所述转印图案由透光部和半透光部形成，所述标记图案由透光部和遮光膜图案形成。
10.一种图案转印方法，其特征在于，使用权利要求1或2所述的光掩模，在被加工体上的抗蚀剂膜上，进行具有i线 g线范围的曝光光源的曝光机的曝光，利用所得到的抗蚀剂图案进行湿蚀刻，由此加工出线与间隙的宽度相等的图案。
11.一种图案转印方法，其特征在于，使用通过权利要求7 9中任意一项所述的制造方法制成的光掩模，在被加工体上的抗蚀剂膜上，进行具有i线 g线范围的曝光光源的曝光机的曝光，利用所得到的抗蚀剂图案进行湿蚀刻，由此加工出线与间隙的宽度相等的图案。
全文摘要
本发明涉及光掩模及其制造方法。一种光掩模，其以如下方式形成针对形成于待蚀刻加工的被加工体上的抗蚀剂膜，进行转印图案部的图案的转印，使抗蚀剂膜成为作为所述蚀刻加工中的掩模的抗蚀剂图案。在所述转印图案部中，设置有通过对形成在透明基板上的半透光膜进行构图而形成的透光部和半透光部。在透明基板的与所述转印图案部不同的区域中，设置由遮光膜形成的标记图案形成部。
文档编号G03F7/00GK102207675SQ201110080340
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者吉田光一郎 申请人:Hoya株式会社