技术领域
本发明涉及一种光掩膜，尤其涉及一种在液晶显示设备、电致发光(EL，ElectroLuminescence)显示设备等有源矩阵(active matrix)式显示设备的制造中使用的大型光掩膜及大型光掩膜的制造方法。
背景技术：
在平板显示器(简记为FPD(Flat Panel Display))的制造中使用的光掩膜的规格的变化是以在使用有液晶显示没备(LCD(简记为Liquid Crystal Display))的薄型电视中观察到的大画面化及高精细化为代表。关于大画面化，在液晶的薄型电视的量产开始的1990年左右用于制造中的称为第1代的玻璃基板的尺寸为300mm×400mm，在2002年左右开始用于制造中的第5代玻璃基板的尺寸为1100mm×1300mm，2006年左右开始用于制造中的第8代玻璃基板的尺寸达到2140mm×2460mm。
液晶显示设备的高精细化最初是在个人计算机用显示器中高像素化有所发展。视频图形阵列(VGA，Video Graphics Array)显示器为640×480像素，扩展图形阵列(XGA，Extended Graphics Array)显示器为1024×768像素，在超级扩展图形阵列(SXGA，Super Extended Graphics Array)显示器中为1280×1024像素，极速扩展图形阵列(UXGA，Ultra Extended Graphics Array)显示器为1600×1200像素。伴随该等高像素化，像素间距亦自0.33mm发展为0.24mm、0.20mm而不断微细化。进而，在智能型手机(smart phone)等中，在4.5型中为1280×720像素，像素间距达到0.077mm(329ppi)。又，高画质电视(HDTV，High Definition Television)为1920×1080像素，亦存在进一步内插像素而使像素数为HDTV的4倍的3840×2160像素(称为4K液晶面板)的显示器。
以下对制造如上所述的液晶显示设备的曝光装置、在曝光装置中使用的光掩膜进行说明。作为具有代表性的液晶显示设备的彩色薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)液晶显示设备的单元是将液晶封入至分别制造的彩色滤光片与TFT阵列基板之间而组成。进而，在液晶显示单元中，装入将影像信号转换为TFT的驱动信号并加以供给的周边驱动电路及背光源，而制成液晶显示模块。
在TFT阵列基板制造步骤的各步骤中使用的图案是利用倍率为1比1的等倍的大型掩膜在等倍的投影型曝光装置(亦称为投影曝光装置)中曝光而形成。目前，利用该大型掩膜的等倍的投影曝光方式成为生产性良好且高精度地对TFT阵列基板进行图案形成的标准的制造方法。再者，在彩色滤光片的图案形成中，在成本方面有利的接近式曝光方式为标准的制造方法。接近式曝光是将掩膜与曝光对象以数十μm～100μm左右的间隙接近配置，且自掩膜的后方照射平行光的曝光方式。
TFT阵列基板用的大型掩膜最初以350mm×350mm的尺寸开始，随着在TFT阵列基板的制造中使用的等倍的投影型曝光装置的大型化而不断大尺寸化。在用于TFT阵列基板的制造的等倍的投影型曝光装置中，有为了将掩膜的图案投影曝光至工件而使用反射镜系统的镜面投影曝光方式、及使用透镜系统的透镜投影曝光方式的2种。根据各曝光装置的规格，使用的大型掩膜的尺寸不同，对于第5代玻璃基板，在镜面投影曝光方式中使用520mm×610mm的尺寸的大型掩膜，在透镜投影曝光方式中使用800mm×920mm的尺寸的大型掩膜。进而，对于第8代玻璃基板，在镜面投影曝光方式中使用850mm×1400mm的尺寸的大型掩膜，在透镜投影曝光方式中使用1220mmx1400mm的尺寸的大型掩膜。本案中是将一边为350mm以上的光掩膜设为大型掩膜。
通常的半导体用的掩膜(6英寸光掩膜)的对角线的长度为约215mm，与此相对，上述大型掩膜的对角线的长度在第1代掩膜中为495mm，在第5代的镜面投影曝光方式中为约801mm，在第8代的透镜投影曝光方式用大型掩膜中大型化至1856mm。
如上所述，用于TFT阵列基板的图案形成的大型掩膜是相对于半导体晶圆用的掩膜以对角线的长度的比表示为2.3倍至8.6倍的尺寸。进而，描画时间、检查时间等与制造成本直接相关的面积比为4.4倍至72倍。根据因此种大尺寸而产生的成本方面的要求，大型掩膜先前为二元掩膜(binary mask)，层结构包括层叠在石英玻璃上的以铬为主成分的遮光膜、及层叠在遮光膜上的以氧化铬或氮氧化铬为主成分的抗反射膜的2层。再者，需要大型二元掩膜的遮光膜的曝光波长下的透光率为0.1％以下、且抗反射膜的反射率为30％以下的性能。
如上所述，TFT阵列基板大型化，另一方面，近年来要求图案的微细化。即，要求接近曝光装置的分辨率极限的微细图案在曝光区域整体中均匀地成像。尤其是TFT阵列基板的栅极电极及源极漏极电极、接触孔用的光掩膜要求图案的微细化。然而，在液晶面板的制造中使用的大型投影曝光装置的透镜系统的数值孔径较小为0.1左右，分辨率的极限亦为3.0μm，从而在微细图案的形成中存在极限。
若使用形成有曝光装置的分辨率极限以下的微细的线与间隙(L/S，line and space)图案的二元型的光掩膜对抗蚀剂曝光，则在成像面，与光掩膜上的线(遮光)的部分及间隙(透过)的部分对应的曝光强度的振幅较小，与间隙(透过)部对应的部分的曝光量未达到抗蚀剂的灵敏度的阈值，结果，即便使抗蚀剂显影，亦无法形成图案。
作为针对上述课题的现有技术的解决方法之一，在专利文献1(日本专利特开2009-4242753号公报)中提出有使用灰色调掩膜的方法。利用引用专利文献1中记载的图1的图7、及为了说明图7而追加的示意性地表示曝光光量分布的图8进行说明。
如图7(a)所例示般，现有技术中例示的光掩膜70是在透明基板71上形成有利用不具有微细图案的遮光膜72的遮光部74、利用不具有微细图案的半透光膜73的半透光部75、利用半透光膜73的微细图案部76(包括透光部及利用半透光膜73的半透光部)、透光部77(透明基板71露出)的4个区域。
若利用上述现有技术中例示的光掩膜70及曝光光5进行曝光，将图案转印至被转印体80上的正型的光阻膜83，则如图7(b)所示，在被转印体80上形成包括显影后的厚膜的残膜区域83a、薄膜的残膜区域83b、与上述光掩膜70上的微细图案部76对应的微细图案区域83c、及实质上无残膜的区域83d的转印图案(光阻图案)。再者，图7中的符号82a、82b表示被转印体80中的层叠在基板81上的膜。
在图8中，图示并说明半透过膜的微细图案76的效果。即，如普通的二元掩膜般，关于利用遮光膜形成微细图案的情形时的曝光光量的分布形状84c，由于图案未在微细状态下解像，故而即便在与透光部对应的曝光量的峰值部分，亦未达到正型抗蚀剂脱落的曝光量85，而未形成图案(图8(b))。与此相对，在利用具有半透过膜的微细图案76的光掩膜70进行曝光及转印的情形时，曝光光的透光量大于利用普通的二元掩膜的遮光膜的微细图案部的曝光光量的透光量。因此，利用半透过膜形成微细图案的情形时的曝光光量的分布形状83c是在与透光部对应的曝光量的峰值的部分达到正型抗蚀剂脱落的曝光量85，即便为微细的图案，亦可获得充分的曝光量而将图案83c形成在抗蚀剂上(图8(a))。
另一方面，在使用此种现有技术的光掩膜70且藉由曝光转印半透光膜73的微细图案76时，曝光光的透光量大于利用普通的二元掩膜的遮光膜的遮光图案部的曝光光量的透光量，曝光光量分布的对比度降低。因此，转印利用半透过膜的微细图案部76的情形时的被转印体上的微细图案区域83c的光阻残膜值小于与转印通常的遮光膜图案的情形时对应的厚膜残膜区域83a的光阻残膜值。因此，为适当地进行之后的被转印体的蚀刻制程，而必需调整曝光量同时精细地调整曝光后的抗蚀剂的显影制程中的条件，且较佳地调节微细图案区域83c的光阻残膜值，而成为导致曝光转印步骤困难的主要原因。以上，以正型抗蚀剂为例进行了说明，在负型抗蚀剂的情形时亦同样需要曝光显影条件的精细的调整。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-42753号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
如上所述，在以液晶显示设备为代表的平板显示器的制造中使用的光掩膜的大型化不断发展，另一方面，平板显示器的显示像素间距的微细化不断发展，对光掩膜的转印图案的微细化的要求亦变强烈。
本发明的课题在于提供一种在藉由用于液晶显示面板的制造中的大型投影曝光装置将图案转印至被转印体时，提高成像面上的微细图案的曝光光量分布的对比度进行转印的适合大型光掩膜的结构的相移掩膜，同时提供其制造方法。
用于解决问题的手段
(第1手段)
本发明的第1手段是一种大型相移掩膜(以下，有简称为相移掩膜进行说明的情形)，其包括透明基板、及形成在上述透明基板上的半透明的半透明相移膜(以下，有简称为相移膜进行说明的情形)，且包括露出了上述透明基板的透过区域、及在上述透明基板上仅设置有上述相移膜的半透明相移区域(以下，有简称为相移区域进行说明的情形)，且包括邻接地配置有上述透过区域与上述半透明相移区域的掩膜图案，且透过上述半透明相移区域的曝光光的相位相对于透过上述透过区域的曝光光的相位反转，在将上述透过区域的曝光光的透光率设为100％时，上述半透明相移区域的曝光光的透光率为4％至30％的范围的值。
藉由使用上述第1手段的结构的相移掩膜，可容易地制作对微细图案提高曝光图案的对比度的大型掩膜。进而，若上述半透明相移区域的曝光光的透光率小于4％，则利用相移提高对比度的效果较小，若上述半透明相移区域的曝光光的透光率大于30％，则遮光功能不足，而产生半透明相移区域整体的抗蚀剂感光的可能性。
(第2手段)
本发明的第2手段是如第1手段的大型相移掩膜，其中，包括在上述半透明相移区域的两侧邻接地配置有上述透过区域的图案，上述半透明相移区域的宽度为1μm至5μm的范围的宽度。
根据第2手段，在大型相移掩膜中，可防止产生明显的侧峰(side peak)，且可防止在将掩膜图案曝光显影至感光性抗蚀剂时在正型抗蚀剂表面产生凹部、或应除去的负型抗蚀剂较薄地残留在加工基板的表面。
(第3手段)
本发明的第3手段是如第1或2手段中任一项的大型相移掩膜，其中，上述半透明相移膜为含有铬及铬化合物的单层或2层的结构。
根据第3手段，藉由半透明相移膜由铬及铬化合物构成，可利用湿式蚀刻进行半透明相移膜的图案形成，因此，抑制大型相移掩膜的制造成本的效果较大。
(第4手段)
本发明的第4手段是如第1至3手段中任一项的大型相移掩膜，其中，上述半透明相移膜的厚度为0.1μm至0.14μm的范围的厚度。
根据第4手段，藉由使作为利用大型掩膜在液晶显示设备用的曝光装置中进行曝光时的光源的超高压水银灯的g射线、h射线、i射线透过上述厚度的相移膜，而使相位相对于穿过透过区域的光反转，从而可良好地获得在成像面使曝光图案的对比度提高的相移的效果。
(第5手段)
本发明的第5手段是如第1至4手段中任一项的大型相移掩膜，其中，包括形成在上述透明基板上的遮光膜、及以覆盖上述遮光膜的方式形成的半透明的第2半透明相移膜，且包括配置有遮光区域及第2半透明相移区域的掩膜图案，该遮光区域是层叠设置有上述遮光膜与上述第2半透明相移膜，该第2半透明相移区域设置在上述遮光区域与上述透过区域之间且仅设置有上述第2半透明相移膜，且透过上述第2半透明相移区域的曝光光的相位相对于透过上述透过区域的曝光光的相位反转。
根据第5手段，藉由除包括透过区域、半透明相移区域以外，亦包括配置有遮光区域及第2半透明相移区域的掩膜图案，可良好地曝光具有各种宽度的抗蚀剂进行图案化。
(第6手段)
本发明的第6手段是一种大型相移掩膜的制造方法，其包括以下步骤：准备带感光性抗蚀剂的坯料(blanks)，该带感光性抗蚀剂的坯料是在透明基板的一面层叠以铬及铬化合物为材料的半透明相移膜而成的坯料上涂布有感光性抗蚀剂；及
利用描画装置将所需的图案曝光至上述带感光性抗蚀剂的坯料，进行显影后，进行湿式蚀刻，除去感光性抗蚀剂，而使上述半透明相移膜形成图案。
根据本发明的第6手段，由于可以1次湿式蚀刻进行半透明相移膜的图案形成，故而抑制大型相移掩膜的制造成本的效果较大。
发明效果
藉由使用本发明的大型相移掩膜，可在大面积的区域内，对微细图案提高半透明相移区域与透过区域的成像面上的对比度。进而，由于利用湿式蚀刻使相移膜形成图案，故而可减少大型相移掩膜的制造成本。
附图说明
图1的(a)是说明本发明的实施方式的大型相移掩膜的构造的剖面图。(b)及(c)是表示本发明的大型相移掩膜的曝光光的振幅及强度的分布的图。
图2的(a)至(d)是用以说明相移掩膜的作用的比较例的图。
图3是说明本发明的大型相移掩膜的制造步骤的剖面图。
图4的(a)是利用曝光仿真求出使相移区域的宽度W变化的情形时的曝光强度分布的变化而加以表示的曲线。(b)是放大表示(a)的曝光强度分布的中央部的曲线。(c)是表示(a)的各曝光强度分布的中央的光强度及侧峰的高度的曲线。
图5是对利用本发明的大型相移掩膜的曝光强度分布、与利用相同图案的二元掩膜的曝光强度分布进行比较所得的曝光仿真结果的曲线。
图6的(a)是表示本发明的实施方式的平面图。(b)是表示比较例的二元掩膜的平面图。(c)是重叠地表示本发明的实施方式的曝光强度分布与比较例的曝光强度分布的曲线。
图7是示意性地表示利用作为现有技术的半色调掩膜转印微细图案的情况的剖面图。
图8的(a)是示意性地说明利用图7的半色调掩膜曝光微细图案的情形时的曝光强度分布的图，(b)是示意性地表示利用二元掩膜曝光微细图案的情形时的曝光强度分布以进行比较的说明图。
图9是对本发明的大型相移掩膜中的半透明相移区域的图案的例进行说明的说明图。
图10是表示本发明的大型相移掩膜的另一例的概略图。
图11是对本发明的大型相移掩膜中的边缘相移区域进行说明的说明图。
图12是对本发明的大型相移掩膜中的边缘相移区域的曝光强度分布的对比度提升的效果与先前的二元掩膜比较的说明图。
图13是表示本发明的参考例中的大型相移掩膜的例的概略平面图。
图14是对本发明的参考例中的大型相移掩膜的曝光强度分布进行说明的图。
图15是图14的C部分的放大图。
图16是图14的D部分的放大图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的大型相移掩膜的结构、及其制造方法的实施方式进行说明。
图1(a)是示意性地表示本发明的大型相移掩膜的一实施方式的构造的剖面图。图1(b)及图1(c)是表示本发明的实施方式的大型相移掩膜的曝光光的振幅及强度下的作用的图。图2(a)～(d)是说明半透明相移区域的图案的宽度与曝光强度分布形状的关系的比较例的图。
(大型相移掩膜的结构)
如图1(a)所示，本发明的大型相移掩膜10的结构是包括透明基板1、及形成在上述透明基板1上的半透明相移膜2，包括露出了上述透明基板1的透过区域3、及在上述透明基板1上仅设置有上述半透明相移膜2的半透明相移区域4，且包括上述透过区域3与上述半透明相移区域4邻接的图案，且透过上述半透明相移区域4的曝光光的相位相对于透过上述透过区域3的曝光光的相位反转。此处，所谓大型相移掩膜是指至少其一边的长度为350mm以上的掩膜。
(相移掩膜的曝光强度分布模型)
接下来，说明透过大型相移掩膜的曝光光的在成像面上的光强度分布(亦简称为「曝光强度分布」)的模型。图1(b)表示大型相移掩膜的成像面(具体而言为感光性抗蚀剂面)上的光振幅分布，图1(c)表示大型相移掩膜的成像面上的曝光强度分布。光的强度是对光的振幅进行平方而获得，光的振幅伴随其相位而成为正负的值，与此相对，光的强度(与能量相同)仅表现正值。又，曝光光5如图1(a)所示般自透明基板1侧向半透明相移膜2的方向照射。作为曝光光5，可自超高压水银灯的g射线(波长为436nm)、h射线(波长为405nm)、i射线(波长为365nm)、KrF准分子激光(波长为248nm)、ArF准分子激光(193nm)中选择使用。就实用方面而言，由于TFT阵列基板的图案形成为大面积，且曝光光需要大光量，故而使用仅含i射线、包含h射线、i射线的2波长、或包含g射线、h射线、i射线的3波长的曝光光。
将曝光光5透过大型相移掩膜10、通过曝光装置的成像光学系统(未图标)而在抗蚀剂上的成像面成像时的光振幅分布示于图1(b)的实线15，将光强度分布示于图1(c)的实线16。作为比较例，将使用遮光膜代替半透明相移膜2的情形时的成像面上的光强度分布示于图1(c)的虚线17。
曝光光5可分为透过大型相移掩膜10的右侧的透过区域3a的光11a、透过半透明相移区域4的光11c、透过左侧的透过区域3b的光11b。具有如下光振幅分布形状，即，透过大型相移掩膜10的曝光光11a在透过区域3a中是透光率为100％的透过光，在除3a以外的区域(遮光侧)，透过光为零，曝光光11b在透过区域3b中是透光率为100％的透过光，在除3b以外的区域，透过光为零，曝光光11c在半透明相移区域4中是透光率为T％的透过光，在半透明相移区域以外，透过光为零。该等分为3束的曝光光11a、11b、11c分别通过曝光装置的成像透镜(未图示)，而在成像面形成3个光振幅分布形状12a、12b、14(在图1(b)中以虚线表示)，使3个光振幅分布形状相加所得的值成为利用大型相移掩膜10在曝光装置中成像的光振幅分布形状15(称为叠加的原理)。
另一方面，若将透过半透明相移区域4而成像的光振幅分布14除外，仅取得光振幅分布12a与12b的和，则成为透过将半透明相移膜4置换为遮光膜的二元掩膜的曝光光的在成像面上的光振幅分布。
使穿过透过区域3a的曝光光11a在曝光装置中成像的成像面的光振幅分布12a的形状是因曝光光的波长λ、成像透镜的数值孔径NA及成像透镜的像差(即自理想的成像性能的偏差)而形成。成像面的光振幅分布12a的形状是以投影至成像面的透过区域3a的边界为基准位置，在上述基准位置(边界)的两侧，自透过区域3a侧向半透明相移区域4侧(相当在遮光侧)缓慢地减少，一旦成为负的光振幅(即相位反转)而成为负峰值13a后，光振幅逐渐接近于零。超过如上所述的光透过区域的边界而在遮光侧扩展的光是称为旁瓣，在旁瓣的分布形状中，将振幅成为最大的极值的部分13a称为旁瓣的峰值。旁瓣的峰值13a的位置与曝光装置的光学性能有关，且形成在与光透过区域的边界相距与曝光波长λ成比例、与数值孔径NA成反比例的距离(即与λ/NA成比例的距离)处。即，旁瓣的峰值是形成在以由曝光波长λ及曝光装置的透镜的特性决定的距离远离光掩膜图案的光透过区域的边界位置的位置。
使穿过透过区域3b的曝光光11b在曝光装置中成像的成像面的光振幅分布12b的形状是使上述光振幅分布12a的形状左右反转且以透过区域3b与半透明相移区域4的边界为基准位置进行配置的光振幅分布形状，且与旁瓣的峰值13a对应地具有旁瓣的峰值13b。旁瓣的峰值13b的光振幅与旁瓣的峰值13a同样地为相位反转所得的负值。
使透过半透明相移区域4且相位反转的曝光光11c在曝光装置中成像的成像面的光振幅分布14的形状是以半透明相移区域的边界为基准而光振幅在其两侧缓慢地减少，且整体上成为相位反转的具有吊钟状的扩展的光振幅分布形状。
透过大型相移掩膜整体的曝光光通过曝光装置的成像透镜而在成像面成像的光振幅分布形状15是利用叠加定律将与3个区域对应的光振幅分布12a、12b、14与半透明相移区域4的宽度W对应地配置、并相加而求出。具体而言，由于半透明相移区域4的宽度W亦为右侧的透过区域3a的边界、与左侧的透过区域3b的边界的距离，故而使与右侧的透过区域3a对应的成像面上的光振幅分布12a、与同左侧的透过区域3b对应的成像面上的光振幅分布12b的2个光振幅分布相隔基准位置的距离W而相加(叠加)，进而加上与半透明相移区域4对应的成像面上的光振幅分布14，而获得成像面上的光分振幅布15。
(对比度提升)
图1(c)所示的成像面上的光强度分布16是对光振幅15进行平方而求出。因此，即便在光振幅中存在负的部分，光强度亦始终为正。光强度分布17是表示将半透明相移区域4置换为遮光区域的情形时的成像面上的光强度分布。由于半透明相移区域4的光振幅的相位反转而成为负值，故而成像面上的光强度分布16中的光透过区域的边界部附近的旁瓣得以消除，与无半透明相移区域4的情形时的光强度分布17相比，更强调暗部，而使图案的对比度提升。由于若图案的宽度W窄，则旁瓣的光振幅增强，故而必需使将其消除的相位反转的光振幅变强，且必需将半透明相移部4的透光率T设定得较高。根据上述半透明相移区域4的效果，将强调光强度分布的暗部的效果示于图1(c)的斜线部18。
(侧峰的减轻)
接下来，对半透明相移区域4的宽度W及旁瓣的峰值对成像面的光振幅分布15及光强度分布16的影响进行说明。旁瓣是因曝光装置的曝光波长及成像透镜而产生，旁瓣的峰值(13a、13b)产生在与光透过区域(3a、3b)的边界部相距固定距离的位置。该旁瓣的峰值的光振幅的相位反转，透过半透明相移区域4，与相位反转的曝光光11c在成像面相互增强光振幅，而使曝光强度较强的点状或线状的区域产生(称为侧峰)。此种侧峰并非在成像面对抗蚀剂形成图案的程度的光强度，但使其在某程度上感光，在正型抗蚀剂的情形时，在显影时，抗蚀剂表面的一部分熔化而形成凹部，或在负型抗蚀剂的情形时，应除去的抗蚀剂呈点状或线状地较薄地残留在加工基板的表面。此种抗蚀剂表面的凹部或抗蚀剂残留在半导体生产步骤的光阻图案检查中被判定为缺陷，而成为半导体生产步骤的障碍。
本发明的减轻侧峰的产生的手段A是设为如下结构的掩膜，即，将半透过相移区域的宽度W限制为Wp以下，且右侧的透过区域3a的旁瓣的峰值13a、与左侧的透过区域3b的旁瓣的峰值13b不会相互重叠而变强。具体而言，将半透明相移区域的宽度W设为较旁瓣的峰值重叠的半透过相移区域的宽度Wp小的宽度。之后利用图2对此种结构的掩膜进行说明。
本发明的减轻上述侧峰的产生的另一手段B是设为如下结构的掩膜，即，使半透明相移区域的宽度W窄，在上述半透明相移区域中央部，使旁瓣的正振幅部分的重叠增多，而消除来自半透明相移区域4的相位反转的光振幅分布14，从而不使曝光光的在成像面上的光振幅为负。将利用此种结构的掩膜的曝光光的在成像面上的光振幅分布的情况示于图1(b)。即，使半透明相移区域4的宽度W较既定的宽度Wq窄，利用光振幅分布12a的旁瓣、及光振幅分布12b的旁瓣抵消透过半透明相移区域4且相位在成像面反转的光振幅分布14，而防止曝光光的光振幅15成为负(相位反转)。若曝光光的光振幅15始终为正，则在曝光强度分布16中，不会随着光振幅成为零而产生侧峰。即，可防止如下情况，即，若光振幅成为零，则光强度亦为零，而形成极小值，附随在极小值而在附近形成光强度的峰值。
另一方面，宽度W的下限是在作为本来打算用于遮光的区域的半透明相移区域，以因旁瓣的重叠的增加而导致的光强度的增加成为既定值以下的方式进行限制的宽度Ws，在宽度较宽度Ws窄的图案中，进入至暗部的曝光光增加，抗蚀剂的图案形成不充分，而无法用作光掩膜。
关于减轻侧峰的影响的手段A，利用作为比较例的图2(a)～(d)对基在半透明相移区域的宽度W及旁瓣的峰值位置的光强度分布的变化具体地进行说明。图2(a)～(b)是旁瓣的峰值相隔的比较例，图2(c)～(d)是旁瓣的峰值重叠的比较例。图2(a)示意性地表示半透明相移区域的宽度W2较宽、右侧的透过区域3a的旁瓣的峰值13a、与左侧的透过区域3b的旁瓣的峰值13b相隔而不会相互影响的状态的光振幅分布。旁瓣的峰值13a与13b的相位反转且具有负的光振幅，与透过半透明相移区域4的曝光光24在成像面相互增强，而在成像面的曝光光的光振幅分布25中形成明显的2个相位反转的峰值21a、21b。
包括半透明相移区域的掩膜的曝光强度分布是对光振幅分布25进行平方而求出，将其形状示意性地示于图2(b)的曲线26。曝光光的光振幅分布25随着向半透明相移区域4靠近而减少，在成为零后，对应于旁瓣的峰值13a而成为负峰值21a。与该值的变化对应地，曝光强度分布26随着自透过区域向半透明相移区域4靠进而减少，在光振幅成为零的位置，光强度亦成为零，接下来，以正值增加，与光振幅成为负峰值21a对应地，光强度成为正峰值29a(称为侧峰)，此后，接近于与半透明相移区域4的透光率T对应的光强度。
此处，由于对侧峰29a加上相移区域4的透过光的光振幅，故而容易因二元掩膜而引起在抗蚀剂表面形成凹部或在基材表面产生抗蚀剂残留的问题。
另一方面，藉由半透明相移区域4，而对图案边界部的曝光强度分布改善陡峭度(对比度)。将二元掩膜的曝光强度分布示于图2(b)的虚线27，将其与包括半透明相移区域的掩膜的曝光强度分布26的差以斜线部28表示。
根据以上图2(a)、(b)的示意性说明，判断出在半透明相移区域4的宽度W2充分大的情形时，与二元掩膜相比，对比度得到改善，但侧峰亦较高。
接下来，图2(c)、(d)表示以基于透过区域11a及11b的成像面的光振幅12a的旁瓣的峰值、与光振幅12b的旁瓣的峰值重叠的方式选择半透明相移区域4的宽度W的比较例。图2(c)中表示利用包括宽度为Wp的半透明相移区域4的掩膜的曝光光的在成像面上的光振幅分布35。光振幅分布35的峰值31是不仅右侧的透过区域3a的旁瓣的峰值、与左侧的透过区域3b的旁瓣的峰值重叠，而且进一步加上透过半透明相移区域4的光的振幅34，而形成较大的负峰值31。
图2(d)表示以光振幅12a的旁瓣的峰值、与光振幅12b的旁瓣的峰值重叠的方式选择半透明相移区域的宽度Wp的情形时的曝光强度分布36(为比较例)。曝光光的光振幅分布35对应于半透明相移区域4而减少，在成为零后，在旁瓣的峰值成为负极值。对应于该光振幅分布35的变化，曝光强度分布36随着自透过区域向遮光区域前进而减少，在光振幅成为零的位置，曝光强度亦为零，接下来，以正值增加，与光振幅成为负峰值对应地，曝光强度亦成为正峰值39，之后为对称形的光强度分布。此处，曝光强度分布36的峰值39是在中央有1个，且使2个旁瓣的峰值、与相移区域4的透光量相加而成为较大的峰值，因此，容易引起在抗蚀剂表面形成凹部、或在基材表面产生抗蚀剂残留的问题。
另一方面，图案边界部的曝光强度分布是藉由半透明相移区域而改善光强度分布的陡峭度(对比度)。将二元掩膜的曝光强度分布示于图2(d)的虚线37，且将其与包括半透明相移区域的掩膜的成像面的光强度分布36的差以斜线部38表示。
根据以上图2(c)、(d)的说明，在半透明相移区域的宽度W为旁瓣的峰值重叠的宽度Wp的情形时，与二元掩膜相比，对比度得到改善，但侧峰最高。在本发明中，藉由使相移区域的宽度W较旁瓣的峰值重叠的宽度Wp窄，而使侧峰的影响减小。
根据以上利用图1的本发明的作用的说明、及图2所示的比较例的说明，本发明是藉由利用半透明相移膜形成图案，而使图案边界部的曝光强度分布的对比度提升，同时藉由使半透明相移区域的宽度W较透过区域的旁瓣的峰值重叠的宽度Wp窄，而减轻侧峰的产生。进而，藉由设为如下结构的掩膜，而防止侧峰的产生，即，使半透明相移区域的宽度W窄，使旁瓣的正振幅部分的重叠增多，而消除来自半透明相移区域4的相位反转的光振幅，从而使曝光光的在成像面上的光振幅不为负。
(大型相移掩膜的结构材料)
一面参照图1(a)的剖面图一面对本发明的大型相移掩膜10的各结构要素的具体材料进行说明。图1(a)所示的大型相移掩膜10的结构是包括透明基板1、及形成在上述透明基板1上的半透明的相移膜2的构造的光掩膜。
在本发明的大型相移掩膜1中使用的透明基板2的尺寸为350mm×350mm至1220mm×1400mm，厚度为8mm～13mm。材质可使用经光学研磨的低膨胀玻璃(铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃)、合成石英玻璃，较佳为使用热膨胀率较小、且紫外线的透光率较高的合成石英玻璃。
(半透明相移膜的结构)
半透明相移膜2的结构有如下2种形态，即，选择可以使曝光光的相位反转的膜厚获得所需的光透光率的材质且以单层膜构成；以及设为含有主要使相位反转的透光率较高的材质的相位调整层、及含有主要决定透光率的透光率较低的材质的透光率调整层的2层的结构。
在以单层构成半透明相移膜2的情形时，选择折射率n较高(通常为1.5以上)、且可以使波长为λ的曝光光的相位反转的厚度d(d＝λ/2(n一1))在4％至30％的范围内获得所需的透光率的材质。作为此种以单层构成的半透明相移膜的材质，可例示氮氧化铬(CrON)、氮硅化钼(MoSiN)、氮氧化硅钼(MoSiON)、氮氧化硅(SiON)、氮氧化钛(TiON)，且改变氧或氮的含有率而调整透光率。
在以2层构成半透明相移膜2的情形时，首先，作为相位调整层的材质，选择在曝光波长下折射率较高、且光透光率亦较高的材质，而设为使相位反转的层，进而，作为透光率调整层的材质，选择在曝光波长下透光率较低的材质，作为2层的膜整体，以使曝光光的相位反转、且透光率成为所需的值的方式调整各膜厚。作为相位调整层的材质，使用氮氧化铬(CrON)、氟氧化铬(CrFO)、氮氧化硅(SiON)、氮氧化硅钼(MoSiON)、氮氧化钛(TiON)，作为透光率调整层，使用铬(Cr)、氮化铬(CrN)、钽(Ta)、钛(Ti)。作为以2层构成半透明相移膜的具体的材料组合，可例示将相位调整层设为氮氧化铬(CrON)且将透光率调整层设为氮化铬(CrN)的组合、将相位调整层设为氟氧化铬(CrFO)且将透光率调整层设为氮化铬(CrN)的组合、及将相位调整层设为氮氧化硅钼(MoSiON)且将透光率调整层设为与相位调整层相比氧比率较小的氮氧化硅钼(MoSiON)的组合。
尤其是若将半透明相移膜2设为含有铬及铬的氧化物、铬的氮化物、铬的氮氧化物的单层或2层的结构，则在图案形成时，可利用具有良好的图案加工性的硝酸铈系湿式蚀刻剂进行湿式蚀刻，制造成本上的优点较大。尤其是对于2层结构的相移膜，可利用硝酸铈系湿式蚀刻剂在一步骤中对2种层进行湿式蚀刻，而可缩短步骤。具体而言，作为单层的半透明相移膜，可例示单层的氮氧化铬(CrON)膜。又，作为2层的半透明相移膜，可例示将相位调整层设为氮氧化铬(CrON)且将透光率调整层设为氮化铬(CrN)的组合的半透明相移膜。
再者，半透明相移膜亦可视需要在表面设置低反射层，而使表面的反射光减少。作为低反射层的材质，可使用氧化铬(CrO)。
说明本发明中使用的半透明相移膜2所需的光学特性。求出半透明相移膜2的使曝光光5的相位反转的膜厚，在相移膜的膜厚d、相移膜的折射率n、曝光光的波长λ、与曝光光通过相移膜而产生的相位差φ之间存在φ＝2π(n-1)d/λ的关系，由于相位差反转是φ＝π，故而相位差反转的膜厚d成为λ/2(n-1)。具体而言，若曝光光波长λ为i射线的365nm，相移膜的折射率n为2.55，则可计算出相移膜的厚度为118nm。相移膜的厚度的变动的容许范围是相对于计算出的相移膜的厚度为正负百分的10左右的范围，若为该容许范围内，则相移掩膜可获得充分的相移的效果。
在如超高压水银灯般曝光光包括复数个峰值波长(具有3个明线光谱)的情形时，算出对各峰值波长的相移膜的膜厚，利用以区分为各峰值波长的曝光光的能量强度的比率加权所得的和(称为加权平均)决定相移膜的膜厚。例如在使用g射线具有Pg、h射线具有Ph、i射线具有Pi的能量强度的光源作为曝光光源的情形时，若分别与g射线对应的相移膜的厚度为Dg，与h射线对应的相移膜的厚度为Dh，与i射线对应的相移膜的厚度为Di，则利用加权平均求出的相移膜的厚度D为D＝(Pg×Dg+Ph×Dh+Pi×Di)÷(Pg+Ph+Pi)。具体而言，若Pg＝2、Dg＝141nm、Ph＝1、Dh＝130、Pi＝3、Di＝118nm，则利用加权平均求出的相移膜的厚度D为128nm。藉由使用此种利用加权平均求出的相移膜的厚度D，即便为包括复数个峰值波长的曝光光，亦可良好地获得相移掩膜的效果。
作为利用加权平均求出相移膜的厚度D的方法，亦可应用将对各峰值波长的曝光光的能量强度乘以对应的波长的抗蚀剂的灵敏度所得的值用作加权平均的权重的方法，可获得更良好的结果。
半透明相移膜2的光透光率是设定为如经曝光的图案的对比度变高般的值。具体而言，相移膜2的曝光光下的光透光率较佳为4％以上且30％以下。若半透明相移膜的透光率为4％以下，则利用相移提高对比度的效果较小。若半透明相移膜的宽度W窄，则因旁瓣光而导致图案的对比度降低，因此，将半透明相移区域的透光率设定得较高，但若为30％以上，则遮光能力降低，故而不实用。
在本发明的大型相移掩膜包括下述第2半透明相移膜的情形时，更佳为半透明相移膜的光透光率为4％以上且15％以下。其原因在于：由于第2半透明相移膜的光透光率较佳为设为上述范围，故而可同时形成半透明相移膜及第2半透明相移膜，而可设为生产性较高的大型相移膜。
作为半透明相移区域的图案形状，可根据大型相移掩膜的用途等适当选择。作为此种半透明相移区域的图案形状，例如可列举下述图6(a)中例示的L&S图案形状、图9中例示的半透明相移区域4在透明区域3中配置为岛状的点图案形状等。
L&S图案形状例如可较佳地用作用以形成栅极电极、源极漏极电极等信号电极、配线电极、或形成在对置基材上的细线的透明电极等的图案形状。
点图案形状例如可在形成TFT阵列基板中的接触孔等时较佳地用作孔用图案形状。
在本发明中，作为半透明相移区域的图案形状，其中较佳为孔用图案形状、细线的透明电极用图案形状。
再者，图9是对本发明的大型相移掩膜中的半透明相移区域的图案的例进行说明的说明图。
作为半透明相移区域的宽度，可根据大型相移掩膜的用途等适当选择，较佳为1μm～5μm的范围内，其中较佳为1.0μm～3.0μm的范围内，尤佳为1.5μm～2.5μm的范围内。
藉由上述宽度为上述范围内，而在本发明的大型相移掩膜中可防止明显的侧峰的产生。
所谓本发明中的半透明相移区域的宽度是指在图1(a)、图5(a)、图6(a)、图9中以W表示的距离。
此处，以正型抗蚀剂为例对因侧峰而导致的对抗蚀剂的影响进行说明。如上所述，侧峰是因旁瓣的峰值与透过半透明相移区域的曝光光在成像面相互增强光振幅而产生的区域。又，侧峰通常是产生在半透明相移区域内的区域，且是与透过半透明相移区域的曝光光的光强度相比，其光强度变强的区域。
因此，在使用例如正型抗蚀剂作为抗蚀剂的情形时，在产生在半透明相移区域内的侧峰，由于抗蚀剂的曝光进行，故而有在曝光后的抗蚀剂表面产生凹部的问题。具有上述凹部的抗蚀剂虽可发挥保护下层的功能，但在抗蚀剂的显影步骤后进行的检查中，有被检测为缺陷的情形。由此，由于本来具有保护功能的抗蚀剂亦因检查而被判别为缺陷品，造成无法使用，故而有TFT阵列基板等的生产性降低的问题。
相对于此，因在将半透明相移区域的宽度设为上述范围内的情形时，可抑制侧峰的产生，故而可抑制在曝光后的抗蚀剂表面产生凹部。由此，藉由使用本发明的大型相移掩膜，可使TFT基板等为生产性较高者。
又，关于因侧峰而导致的对抗蚀剂的影响，在使用负型抗蚀剂的情形时，例如在半透明相移区域内的侧峰，抗蚀剂的曝光进行，在曝光后抗蚀剂会残存，因此，在在抗蚀剂的显影步骤后进行的检查中，有被检测为缺陷的情形。又，有难以良好地进行上述曝光后的下层的蚀刻等的情形。
相对于此，因在将半透明相移区域的宽度设为上述范围内的情形时，可防止侧峰的产生，故而可抑制曝光后的抗蚀剂的残存。
根据以上内容，本发明的大型相移掩膜可在显示设备的TFT基板等中在形成上述成为半透明相移区域的宽度般的结构时较佳地使用。
本发明的大型相移掩膜只要包括上述透过区域、及半透明相移区域，并无特别限定，亦可视需要而具有除上述以外的结构。
作为此种结构，例如，如图10(a)、(b)所示，包括形成在透明基板1上的遮光膜101、及以覆盖遮光膜101的方式形成的半透明的第2半透明相移膜102，可列举配置有遮光区域103及第2半透明相移区域104的掩膜图案(以下，有将该掩膜图案称为边缘相移区域进行说明的情形)，该遮光区域103层叠设置有遮光膜101与第2半透明相移膜102，该第2半透明相移区域104设置在遮光区域103与透过区域3之间，且仅设置有第2半透明相移膜102。在边缘相移区域中的第2相移区域104，透过第2半透明相移区域104的曝光光的相位相对于穿过透过区域3的曝光光的相位反转。
图10(a)是表示本发明的大型相移掩膜的另一例的概略平面图，图10(b)是图10(a)的AA线剖面图。又，在图10(a)中，为易于说明，而以由虚线包围的区域表示遮光区域。
如上所述，本发明的相移掩膜在半透明相移区域的宽度为上述1μm～5μm的范围内的情形时，因侧峰而导致的影响较小，可良好地将抗蚀剂曝光。由此，较佳为上述半透明相移区域用以将具有上述1μm～5μm的范围内的宽度的光阻图案化。
另一方面，通常，TFT基板等包括具有各种宽度的结构，在制造时，较佳为同时将光阻膜曝光，而将具有各种宽度的光阻图案化。因此，在相移掩膜仅包括透过区域、及具有各种宽度的半透明相移区域的2个区域作为掩膜图案的情形时，担忧曝光条件、或使用的抗蚀剂的种类等更受限制。
对于上述担忧，可考虑在本发明的相移掩膜中，进一步设置仅包括形成在透明基板上的遮光膜的遮光区域。
然而，近年来的图案的高精细化的要求变高，而有因曝光光的衍射而导致的对抗蚀剂的影响无法忽视的情形。作为对上述抗蚀剂的影响，具体而言，可列举由于因曝光光的衍射而在透过区域与遮光区域的边界产生旁瓣，故而抗蚀剂的端面不具有所需的陡峭度，而难以使掩膜图案的对比度充分。
另一方面，在本发明的相移掩膜包括上述边缘相移区域的情形时，由于以下原因，而可使抗蚀剂的端面为更陡峭的形状、即、使抗蚀剂的图案的对比度提升。
图11是对本发明中的边缘相移区域进行说明的说明图，将曝光光5透过大型相移掩膜1的透过区域3而在抗蚀剂上的成像面成像时的光振幅分布示于图11(b)的虚线110，将光强度分布示于图11(c)的虚线113。若无曝光光的衍射，则光振幅分布在成像面应成为矩形状，但因曝光装置(未图标)的衍射等而成为具有吊钟状的扩展的光振幅分布。与此相对，透过图11(a)的第2半透明相移区域104的曝光光5的相位反转，而如图11(b)的虚线111所示般成为负的光振幅分布。将在如将此种负的光振幅分布111、与透过区域3的光振幅分布110的扩展部分的光振幅相抵般的位置配置第2半透明相移区域104、且添加相移光而防止曝光光的振幅分布扩展的光的振幅分布示于图11(b)的实线112。又，将包括与添加有相移光的光的振幅分布112对应的相移光的光的强度分布示于图11(c)的实线114。若仅比较透过区域的光强度分布113、与包括相移光的光的强度分布114，则与第2半透明相移区域104的位置对应地，光强度降低，而抑制光强度的扩展。将该光强度降低的部分以斜线部115表示。另一方面，在光强度降低的外侧，观察到称为侧峰(以下，有称为边缘相移区域中的侧峰的情形)的光强度重新变强的部分(图11(c)116)。上述侧峰在使第2半透明相移区域的透光率提高时变强，但必需抑制为抗蚀剂不感光的水平。
以下，对本发明中的边缘相移区域的详细情况进行说明。
上述边缘相移区域的图案形状是根据大型相移掩膜的用途等适当选择。在本发明中，较佳为具有较上述半透明相移区域的图案形状大的宽度、即大于5μm的宽度的图案形状。关于上述边缘相移区域的图案形状，具体而言，可列举线图案形状、L&S图案形状、点形状等。
上述边缘相移区域中的遮光区域的宽度可根据本发明的相移掩膜的用途等适当选择。
作为本发明中的第2半透明相移区域的宽度，只要可抑制透过区域的光强度的扩展，且可将抗蚀剂曝光为所需的图案形状，便无特别限定。
作为此种第2半透明相移区域的宽度，较佳为3.5μm以下，其中，较佳为2.5μm以下，尤佳为2.0μm以下。其原因在于：在上述第2半透明相移区域的宽度超过上述值的情形时，偏离相移的效果涉及的范围，而有使曝光图案的对比度增强的效果达到极限的可能性。又，其原因在于：在位于透过区域与遮光区域之间的第2半透明相移区域，未与透过区域的光振幅相抵而残留的光振幅分布的光强度分布的峰值(边缘相移区域中的侧峰)的影响较大，抗蚀剂对透过第2半透明相移区域的透过光产生反应，而在抗蚀剂的图案形状中产生凹部等，而有难以使抗蚀剂的图案形状为所需形状的可能性。
又，在本发明中，由于可藉由包括第2半透明相移区域，而抑制透过区域中的光强度的扩展，故而关于第2半透明相移区域的宽度的下限，只要为可形成半透明相移膜的程度，便无特别限定，较佳为0.25μm以上，其中，较佳为0.5μm以上，尤佳为0.8μm以上。其原因在于可以良好的对准精度设置第2半透明相移区域。又，其原因在于：在未满上述值的情形时，相位反转的光量减少，而有效果较小的可能性。
又，上述第2半透明相移区域的宽度b为0.5μm以上且2μm以下的范围时，相移的效果最明显。
此处，第2半透明相移区域的宽度b是与透明基板表面平行地测量自透过区域与第2半透明相移区域的边界至第2半透明相移区域与遮光区域的边界的距离所得的最短距离。又，图11(a)中，其为以b表示的距离。
又，如图12(a)所示，在本发明的相移掩膜在邻接的边缘相移区域的第2半透明相移区域104之间包括透过区域3的情形时，作为上述透过区域3的宽度a，较佳为1μm以上且6μm以下。此处，大型投影型曝光装置的分辨率极限为3μm左右，本发明的大型相移掩膜的课题在于对上述分辨率极限(3μm)下的描画图案改善曝光图案的对比度。
因为上述透过区域3的宽度a大于6μm的情形时，因曝光装置的分辨率极限而产生的影响较小，故而本发明的大型相移掩膜的效果不明显。又，在上述透过区域3的宽度a小于1μm的情形时，即便添加本发明的相移的效果，亦无法对曝光图案进行解像。此处，透过区域3的宽度a为成为透明基板平面上的对象的透过区域形状的最大内接圆的直径，若对象透过区域的形状为矩形，则短边的长度为透过区域的宽度。
此处，上述大型投影型曝光装置的分辨率极限是在在上述大型投影型曝光装置中使用二元掩膜进行曝光的情形时，可同等地看作与可在曝光区域内稳定地解像的二元掩膜的透过区域的宽度的最小值(以下，有称为分辨率极限的宽度的情形)。
本发明的相移掩膜在与大型投影型曝光装置一并使用的情形时，可对上述二元掩膜的分辨率极限的宽度以下的描画图案进行解像。
作为本发明的相移掩膜的描画图案的宽度，较佳为相对于大型投影型曝光装置中的二元掩膜的分辨率极限的宽度为100％以下，其中较佳为85％以下，且较佳为30％以上，其中较佳为40％以上。其原因在于：在上述描画图案的宽度未满上述范围的情形时，有难以对描画图案本身进行解像的可能性。又，其原因在于：在上述描画图案的宽度超过上述范围的情形时，有难以充分发挥利用相移的效果的可能性。在上述相移掩膜中的描画图案的宽度与分辨率极限的宽度同等的情形时，与利用二元掩膜进行曝光的情形相比，可使抗蚀剂的形状良好。
上述描画图案的宽度可基于大型投影型曝光装置固有的分辨率极限的宽度及抗蚀剂的灵敏度，藉由调整本发明的相移掩膜的透过区域的宽度、及第2半透明相移区域的宽度、半透明相移膜的透光率等而决定。
此处，如图12(b)所示，二元掩膜的透过区域的宽度是与透明基板表面平行地测量自与一透过区域邻接的遮光区域的一边界至另一边界的距离所得的最短距离，且是以d表示的距离。
又，所谓相移掩膜的描画图案的宽度是指利用透过区域及第2半透明相移区域而描画至抗蚀剂上的图案的宽度。
接下来，对用于边缘相移区域的遮光膜、及第2半透明相移膜进行说明。
作为用于遮光区域的遮光膜，需要在曝光波长下透光率为0.1％以下、且容易进行图案加工的材质。作为此种遮光膜的材料，可使用铬、铬化合物、钼硅化合物、钽化合物，较佳为使用可利用湿式蚀刻进行良好的图案形成、且使用实绩亦较多的以铬或铬化合物为主成分的遮光膜。使用遮旋光性较高、且遮光膜的膜厚较薄即可的氮化铬作为铬化合物。若比较铬的遮光膜与氮化铬的遮光膜，则使用有容易成膜且通用性较高的铬遮光膜的掩膜坯料容易获得，故而较佳。具体而言，在将金属铬的薄膜设为遮光膜的情形时，为使曝光光的透光率为0.1％以下，而使用膜厚为70nm以上者。另一方面，若使膜厚较厚，则蚀刻时间增加，加工性降低，因此，通常在150nm以下的膜厚下使用。
遮光区域的宽度可根据本发明的相移掩膜的用途等适当选择。
接下来，对用于边缘相移区域的第2半透明相移膜进行说明。
第2半透明相移膜是以覆盖上述遮光膜的侧面及上表面的方式形成在透明基板上。
第2半透明相移膜的透光率是在利用相移的效果而不在边缘相移区域中产生侧峰的范围内设定为如经曝光的图案的对比度变高般的值。具体而言，第2半透明相移膜的曝光光下的光透光率较佳为4％以上且15％以下。若第2半透明相移膜的透光率为4％以下，则利用相移提高对比度的效果较小，若相移膜的透光率为15％以上，则相移的效果过强而导致在遮光区域中副峰(边缘相移区域中的侧峰)变高，从而产生成为缺陷的可能性。
由于第2半透明相移膜的厚度、材料可与上述半透明相移膜的厚度、材料相同，故而省略此处的说明。在本发明中，较佳为上述半透明相移膜与第2半透明相移膜的厚度、材料相同。其原因在于可同时形成半透明相移膜与第2半透明相移膜。
在本发明中，藉由选择铬或氮化铬作为遮光膜，选择氧化铬(CrO)或氮氧化铬(CrON)作为第2半透明相移膜，可以同一蚀刻设备对遮光膜及第2半透明相移膜进行加工，而且可利用具有良好的图案加工性的硝酸铈系湿式蚀刻剂对遮光膜及第2半透明相移膜的两者进行湿式蚀刻，成本上的优点较大。又，在本发明中，由于将第2半透明相移膜以覆盖上述遮光膜的侧面及上表面的方式形成在透明基板上，故而在进行湿式蚀刻时，可抑制蚀刻下层的遮光膜。
又，本发明中的边缘相移区域只要包括上述遮光膜及第2半透明相移膜，便无特别限定，此外，亦可适当选择并追加所需的结构。作为此种结构，可列举抗反射膜。
此处，在普通的大型投影型曝光装置中，难以仅照射平行光作为曝光光，多为在曝光光的一部分中包括具有既定角度的光的情形。进而，在图案边缘衍射且折入的光、或膜的边界的反射光等作为杂散光而射出。又，此种杂散光是由于大型投影型曝光装置中的照射位置、与实际上到达抗蚀剂的位置不同，故而有亦曝光与本来不需要曝光的相移掩膜的遮光区域对应的抗蚀剂的担忧。
又，在本发明中，遮光区域具有在透明基板上层叠有遮光膜、且在遮光膜上层叠有第2半透明相移膜的结构。又，第2半透明相移膜具有相位差为π的厚度D。因此，例如在使用本发明的相移掩膜将用以制作TFT阵列基板等的光阻图案化的情形时，可认为上述杂散光表现以下行为。首先，自大型投影型曝光装置照射的杂散光透过相移掩膜的透明基板，经TFT阵列基板的金属电极等反射而成为反射光。接下来，上述杂散光的反射光入射至遮光区域的第2半透明相移膜，经遮光膜反射而成为第2反射光，且再次自第2半透明相移膜出射。由此，入射至上述遮光区域的第2半透明相移膜的杂散光的反射光、与经遮光膜反射而自第2半透明相移膜出射的杂散光的第2反射光的相位差为2π。因此，由于在第2半透明相移膜的表面，上述反射光与上述第2反射光相互增强，故而有因杂散光而导致的对抗蚀剂的影响更明显的担忧。
上述问题是因本发明中的遮光区域的层结构而产生的问题。
在本发明中，就曝光时的杂散光对策的观点而言，较为理想的是遮光区域具有抗反射功能。如图11(a)所示，本发明中使用的遮光区域103具有在透明基板1上层叠有遮光膜101、且在遮光膜101上层叠有第2半透明相移膜102的结构，但由于第2半透明相移膜102具有相位差为π的厚度D，故而由遮光膜101的表面反射的曝光光(杂散光的第2反射光)与第2半透明相移膜102的表面的反射光(杂散光的反射光)的相位差为2π而相互增强。为减轻该影响，亦可在遮光膜与第2半透明相移膜之间设置包含半透明膜的抗反射膜105。藉由包括抗反射膜105，可藉由以遮光膜所反射的光与抗反射膜所反射的光(遮光膜所反射的光(杂散光的第2反射光)与抗反射膜表面的杂散光的反射光)相互减弱的方式设定光程长度，防止相位差成为2π而相互增强。
作为本发明中的抗反射膜，只要具有抗反射功能，且可形成在遮光区域的遮光膜与第2半透明相移膜之间，便无特别限定，可较佳地使用金属膜、金属化合物膜等。
作为上述抗反射膜的材质，可列举氧化铬(CrO)、氮氧化铬(CrON)、氮化铬(CrN)、氧化钛(TiO)、氧化钽(TaO)、氧化镍铝(NiAlO)等，其中可较佳地使用氧化铬(CrO)、氮氧化铬(CrON)。
上述抗反射膜的厚度是以成为使遮光膜所反射的光与抗反射膜所反射的光相互减弱的光程长度的方式设计。
作为此种抗反射膜的厚度，较佳为藉由遮光膜所反射的光透过抗反射膜，而使遮光膜所反射的光与抗反射膜所反射的光的相位差成为π±10的范围内的厚度，其中，较佳为成为π±5的范围内的厚度，尤佳为成为π的厚度。
其原因在于可使遮光膜所反射的光与抗反射膜所反射的光较佳地减弱，且可较佳地防止因杂散光而产生的异常。
上述抗反射膜的具体厚度是根据抗反射膜的材料等适当选择，并无特别限定，较佳为0.01μm～0.1μm的范围内，其中，较佳为0.02μm～0.05μm的范围内。其原因在于：在未满上述范围的情形时，存在不易以均匀的厚度形成抗反射膜的可能性，且其原因在于：在超过上述范围的情形时，存在抗反射膜的成膜时间、成本花费得较多的可能性。
又，作为抗反射膜，除使用调整透过的光的相位者以外，例如亦可使用将金属膜等的表面粗面化、而赋予使光扩散的功能者。
作为第2半透明相移膜的表面的抗反射方法，亦可在第2半透明相移膜的表面设置半透明的低反射膜。尤其是在第2半透明相移膜为氮氧化铬的情形时，有在表面具有金属光泽的情形，在该情形时，含有氧化铬的低反射层较为有效。
在本发明的大型相移掩膜中，在包括上述边缘相移区域的情形时，使用的抗蚀剂较佳为受上述边缘相移区域中的侧峰的影响较少者。如上所述，在本发明中，半透明相移区域由于可藉由设为1μm～5μm的范围内的宽度，而使侧峰不易产生，故而藉由使用以上述方式选择的抗蚀剂，可以更良好的形状将光阻图案化。
作为仅包括上述透过区域及相移区域的本发明中的大型相移掩膜的用途，可列举用以将在上述相移区域的图案形状的项中说明的结构图案化的大型相移掩膜。
又，包括上述边缘相移区域的情形时的大型相移掩膜的用途并无特别限定，较佳为用以利用半透明相移区域将宽度较小的光阻图案化，利用边缘相移区域将宽度较大的光阻图案化。例如，如上述图10(a)、(b)所示，可列举：用以利用半透明相移区域4将细线的透明电极用的光阻图案化、利用边缘相移区域将栅极电极或源极漏极电极用的光阻图案化的大型相移掩膜；或虽未图示，但用以利用半透明相移区域将接触孔用的光阻图案化、利用边缘相移区域将上述栅极电极或源极漏极电极用的光阻图案化的大型相移掩膜等，但并不限定于该等。
(制造方法)
图3是表示本发明的大型相移掩膜的制造步骤的剖面图。
为制作本实施方式的大型相移掩膜1，首先，准备在透明基板1上层叠有半透明相移膜2的光掩膜坯料41(图3(a))。透明基板1通常使用厚度为8mm～12mm的经光学研磨的合成石英。光掩膜坯料41的半透明相移膜2若为氮氧化铬层的单层、或氮化铬的透光率调整层及氮氧化铬的相移膜的二层，则利用溅镀法成膜。
接下来，将上述光掩膜坯料41的半透明相移膜2按照通常的方法图案化。即，在半透明相移膜2上涂布与激光束描画装置的曝光波长对应的感光性抗蚀剂，在涂布后烘烤既定时间，形成厚度均匀的光阻膜。接下来，利用激光描画装置对光阻膜描画所需的图案，并进行显影，而形成抗蚀剂42(图3(b))。通常，半透明相移区域4为液晶显示面板的TFT晶体管用的配线图案、或接触孔图案、栅极图案等，视需要形成位置对准用的标记而加以使用。
接下来，蚀刻并除去自抗蚀剂42露出的半透明相移膜，将残存的抗蚀剂剥离除去，而获得带图案形成为半透明相移区域4的形状的半透明相移膜的透明基板1(图3(c))。半透明相移膜2的蚀刻可应用湿式蚀刻法或干式蚀刻法，但由于如上所述般随着在平板显示器中使用的光掩膜的大型化，而在干式蚀刻中，蚀刻装置的大型化花费巨大的成本，同时亦难以控制大面积中的蚀刻的均匀性，故而就成本方面而言，较佳为湿式蚀刻。若半透明相移膜2为包括铬系材料的膜，则可利用于硝酸铈铵中添加有过氯酸的湿式蚀刻剂良好地进行图案形成。
根据本发明的制造方法，由于可利用1步骤的湿式蚀刻进行半透明相移膜的图案形成，故而抑制大型相移掩膜的制造成本的效果较大。
在制造包括上述边缘相位区域的相移掩膜的情形时，可藉由使用于透明基材上基层有遮光膜、且视需要而层叠有抗反射膜的第2光掩膜坯料，将遮光膜等蚀刻为既定图案后，将半透明相移膜形成在透明基板的遮光膜等侧的表面整个面，而准备光掩膜坯料。
又，在蚀刻半透明相移膜时，蚀刻成半透明相移区域、及第2半透明相移区域的图案。
由于可使遮光膜及抗反射膜的形成方法、及蚀刻方法与半透明相移膜相同，故而省略此处的说明。
(其他)
本发明的相移掩膜是用以将用于上述TFT阵列基板等的图案形成的光阻图案化。
与本发明的相移掩膜一并使用的抗蚀剂可根据TFT基板的电极材料、显影液、投影型曝光机等适当选择，并无特别限定。
例如在使用Nikon(尼康)公司制的曝光机作为曝光机，使用AZ1500作为抗蚀剂，使用AZ300MIF作为显影液时，由于可使相移掩膜的透光率为5％以下的部分的曝光光的影响较小、即难以利用曝光强度为5％以下的光描画抗蚀剂，故而不易对曝光强度分布中的侧峰产生反应，而可良好地进行抗蚀剂的图案化。
又，抗蚀剂的厚度只要为可利用本发明的相移掩膜图案化为所需的形状的程度，便无特别限定，较佳为1.0μm～10.0μm的范围内，其中较佳为1.2μm～5.0μm的范围内，尤佳为1.5μm～4.0μm的范围内。藉由使抗蚀剂的厚度为上述范围内，可利用本发明的相移掩膜形成具有所需形状的光阻图案。
再者，与本发明的相移掩膜一并使用的抗蚀剂并不限定于上述情况。
[实施例]
<关于半透明相移区域>
(实施例1)
图4(a)是利用曝光仿真求出使相移区域的宽度W变化的情形时的曝光强度分布的变化所得的结果的曲线。图4(b)是放大表示图4(a)的光强度分布的中央部的曲线。图4(c)是表示对于图4(a)相移区域的宽度W的变化的各曝光强度分布中央部的光强度及侧峰的高度的曲线。
图5利用曝光模拟对利用本发明的大型相移掩膜的曝光强度分布、与利用相同图案的二元掩膜的曝光强度分布进行比较的曲线。
图4(a)是以半透明相移区域的宽度W为参数且利用曝光模拟将利用如图5(a)所示的包括透过区域3所包围的一边为W的正方形的半透明相移区域4的大型相移掩膜50进行曝光时的成像面上的光强度分布(称为曝光强度分布)求出，且沿CC剖面描画曝光强度分布所得的曲线。作为曝光模拟的参数的宽度W是选择10μm、8μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm。曝光模拟中的曝光波长为365nm，曝光装置的光学条件是设定搭载有为透镜投影曝光方式的多透镜投影光学系统的液晶曝光装置(尼康(Nikon)制)的条件，半透明相移膜的透光率设为5.2％。图4(a)、(b)的表示曝光强度分布的曲线的最外侧为与半透明相移区域的宽度W为10μm对应的曲线，以下，表示与宽度8μm对应的曝光强度分布至与宽度1μm对应的曝光强度分布的凹状的曲线依次向内侧嵌套状地并列。
与半透明相移区域4的中央部对应的成像面上的曝光强度51是在半透明相移区域4的宽度W为10μm至3μm的范围内，在将透过区域的曝光强度设为100％时表现4％至10％的曝光强度，具有大致固定的遮光能力。若宽度W成为2μm，则中央部的曝光强度成为23％，若宽度W成为1μm，则中央部的曝光强度成为71％，遮光能力降低。将该情况示于图4(c)的折线曲线52。
参照图4(b)，半透明相移掩膜的曝光强度分布的侧峰的高度是在自透过区域3向半透明相移区域4依次观察曝光强度分布时，利用最初的极小值53的透光率、与下一极大值54的透光率的差的绝对值55求出。将使半透明相移区域4的宽度W自10μm变化至1μm而求出侧峰的高度所得的结果示于图4(c)的折线曲线56。侧峰的高度在半透明相移区域的宽度W为10μm至5μm的范围内表现约百分的3左右的固定值，宽度为5μm以下时，侧峰高度减少，若宽度W为4μm至1μm，则未观察到侧峰，侧峰的高度为零。
总结以上曝光模拟结果，由于若将半透明相移区域的宽度W设为5μm以下，则侧峰的高度减少，故而可减轻以下课题，即，因侧峰的影响而导致的抗蚀剂表面的凹部或抗蚀剂残留等在光阻图案检查中被判定为缺陷，而成为半导体生产步骤的障碍。进而，藉由将半透明相移区域的宽度W设为4μm以下，而不产生侧峰(侧峰的高度为零)，从而消除因侧峰而导致的上述半导体生产步骤的课题。另一方面，若将半透明相移区域的宽度设为2μm，则无侧峰，但曝光强度分布的中央的光强度较大为23％，在使用上必需调整曝光显影条件。进而在相移区域的宽度为1μm的情形时，曝光强度分布的中央的光强度达到71％，遮旋光性能较大地降低，故而不适合实用。其中，以上结果是关于将半透明相移图案设为正方形的情形，在将相移图案设为线与间隙的情形时，即便将半透明相移区域的宽度设为1μm，区域中央部的光强度亦为30％，在曝光、显影条件的调整下可使用。将该情况以实施例2表示。
(曝光仿真结果及曝光强度分布模型)
说明图4(a)、(b)所示的利用曝光模拟的曝光强度分布、与在图1、图2中说明的曝光强度分布模型的关系。图2(b)的说明旁瓣的峰值充分相隔的情形时的曝光强度分布的示意性曲线26的形状是曝光强度随着自透过区域向半透明相移区域靠近而减少，在曝光强度成为零后，形成作为极大值的侧峰29a、29b。与此相对，在图4(b)中，半透明相移区域的宽度W为10μm的曝光强度分布是曝光强度随着自透过区域向半透明相移区域靠近而减少，在曝光强度取得极小值后，具有侧峰54a、54b，利用曝光仿真的曲线的特征与说明曝光强度分布的示意性曲线26充分一致，在图1、图2中的曝光强度分布的说明模型中无矛盾，故而可以说较为良好。再者，曝光模拟中的曝光强度的极小值如曝光强度分布的示意图般不为零是由于自成像透镜的理想性能的偏差(即像差)。
接下来，根据曝光模拟结果求出曝光强度分布的自半透明相移区域的边界至侧峰的距离，求出侧峰的高度转为减少的半透明相移区域的宽度Wp。由于半透明相移区域的边界在成像面位于8.5μm及16.5μm的位置，仿真中的曝光强度分布的极大值54a、54b的位置为11.1μm及13.8μm，故而自半透明相移区域的边界至侧峰的距离为2.8μm。在半透明相移区域的宽度W为如曝光光的旁瓣的峰值(相位反转)重叠般的配置下，侧峰的高度最大(图2(b)所示的状态)，若宽度W较其小，则旁瓣的正的部分的重叠较多，侧峰的高度降低。即，在半透明相移区域的宽度W较自边界至侧峰的距离的2倍窄的范围(W＜Wp)内，侧峰的高度降低。因为曝光模拟中求出的自边界至侧峰的距离为2.8μm，故而旁瓣的峰值重叠的宽度W为5.6μm。根据图4(c)的曝光模拟结果，侧峰的高度开始减少的半透明相移区域的宽度Wp为5μm，与根据自边界至侧峰的距离计算的值5.6μm一致。
(实施例1的对比度改善效果)
图5是利用曝光模拟对成为无侧峰的良好的曝光强度分布的宽度W为4μm时的半透明相移掩膜的对比度的改善与二元掩膜进行比较的结果。将沿图5(a)所示的包括一边为4μm的正方形的半透明相移区域的相移掩膜的CC剖面的成像面上的曝光强度分布示于图5(b)的实线。将包括相同尺寸的正方形的遮光区域的二元掩膜的成像面上的曝光强度分布示于图5(b)的虚线。根据曲线进行判断，可知二元掩膜的曝光强度分布的宽度窄于相移掩膜的曝光强度分布，图案较细。具体而言，若将感光水平设为曝光强度为30％，则大型相移掩膜的曝光图案的宽度为4.1μm，与此相对，二元掩膜的相同感光水平下的曝光图案的宽度为3.7μm。即，本发明的半透明相移掩膜使图案边界的曝光强度分布的下降陡峭(即使对比度提高)，而有防止利用曝光进行转印的图案宽度变动的效果。
(实施例2)
图6是对本发明的大型相移掩膜的曝光强度分布的对比度提升的效果与先前的二元掩膜进行比较的说明图。图6(a)是表示本发明的大型相移掩膜的线与间隙(L/S)图案的平面图，(b)是表示作为现有技术的二元掩膜的线与间隙图案的平面图，(c)是比较(a)与(b)所示的掩膜的成像面上的曝光强度分布的图。
又，表1是对本发明的大型相移掩膜的曝光强度分布的对比度提升的效果与先前的二元掩膜进行比较的表。
图6(a)的本发明的大型相移掩膜的图案为4μm间距的线与间隙图案，半透明相移区域3的宽度W为1μm，在半透明相移区域3的两侧邻接地设置的透过区域4的宽度a为3μm。半透明相移膜的透光率为5.2％，相位相对于通过透过区域的光反转π(180度)。再者，透光率是将透过区域6的透光率设为100％而得以算出。
图6(b)的作为比较例1的二元掩膜的图案为4μm间距的线与间隙图案，遮光区域63的宽度与半透明相移区域3的宽度同为1μm，透过区域64的宽度为3μm。
图6(c)是藉由模拟求出并重叠地表示利用本发明的相移掩膜60、及比较例1的二元掩膜61且藉由光曝光装置进行曝光的结果的成像面上的曝光强度分布的曲线，曝光装置的光源是以g射线、h射线、i射线的3波长混合光源计算。曲线的纵轴是将成像面上的曝光强度的最大值归一化为1进行表示，曲线的横轴表示成像面上的位置。将与图6(a)所示的大型相移掩膜的AA剖面对应的位置的曝光强度分布示于曝光强度分布曲线65。又，将图6(b)所示的与作为比较例1的二元掩膜的BB剖面对应的位置的曝光强度分布示于曝光强度分布曲线66。
图6(c)所示的大型相移掩膜的曝光强度分布曲线65的光强度分布的最大值为0.740，最小值为0.306，作为最大值与最小值的差的对比度为0.434。与此相对，作为现有技术的二元掩膜的曝光光强度分布曲线66的光强度分布的最大值为0.782，最小值为0.399，作为最大值与最小值的差的对比度为0.383。即，先前二元掩膜的成像面上的曝光光的对比度为0.383，与此相对，本发明的大型相移掩膜的曝光光的对比度为0.434，对比度高出0.051，以对比度的比率来说，可观察到约13％的改善。将该结果总括地记载于表1的大型相移掩膜的效果中。
[表1]
大型相移掩膜的效果
根据以上曝光模拟结果，本发明可藉由于大型掩膜中限制并且适当地配置半透明相移区域的宽度，而改善成像面上的曝光强度分布的对比度，从而稳定地形成更微细的图案。
<关于边缘相移区域>
(关于曝光强度分布的对比度)
图12是对本发明的大型相移掩膜中的边缘相移区域(参考例1)的曝光强度分布的对比度提升的效果与先前的二元掩膜(比较例2)进行比较的说明图。图12(a)是表示包括边缘相移区域的掩膜(参考例1)的线与间隙图案的平面图，图12(b)是表示作为现有技术的二元掩膜(比较例2)的线与间隙图案的平面图，图12(c)是对图12(a)与图12(b)所示的掩膜的成像面上的曝光强度分布进行比较的图。
又，表1是对包括边缘相移区域的掩膜(参考例1)的曝光强度分布的对比度提升的效果与先前的二元掩膜(比较例2)进行比较的表。
图12(a)的作为参考例1的边缘相移区域的图案为4μm间距的线与间隙图案，透过区域3的宽度a为3μm。在透过区域3的两侧邻接地设置的第2半透明相移区域104的宽度b为0.4μm，透光率为5.2％，相位以π(180度)反转。又，遮光区域103的宽度为0.2μm，透光率为0％。再者，各区域的透光率是将透过区域3的透光率设为100％而得以算出。
图12(b)的作为比较例2的二元掩膜的图案为4μm间距的线与间隙图案，透过区域64的宽度d为3μm，遮光区域63的宽度e为1μm。
图12(c)是表示藉由仿真求出利用曝光装置的曝光结果的结果的曲线，曝光装置的光源是以g射线、h射线、i射线的3波长混合光源计算。曲线的纵轴是将成像面上的透过区域的曝光光强度的最大值归一化为1进行表示，曲线的横轴表示成像面上的位置。将与图12(a)的AA剖面对应的位置的大型相移掩膜的曝光光强度分布示于曝光光强度分布曲线131。又，将与图12(b)的BB剖面对应的位置的二元掩膜的曝光光强度分布示于曝光光强度分布曲线132。
图12(c)所示的大型相移掩膜曝光光强度分布曲线131的光强度分布的最大值为0.747，最小值为0.324，作为最大值与最小值的差的对比度为0.423。与此相对，作为现有技术的二元掩膜的曝光光强度分布曲线132的光强度分布的最大值为0.782，最小值为0.399，作为最大值与最小值的差的对比度为0.383。即，先前二元掩膜的成像面上的曝光光的对比度为0.383，与此相对，本发明的大型相移掩膜的曝光光的对比度为0.423，对比度高出0.04，以对比度的比率来说，可观察到约10％的改善。将该结果总括地记载在表2的大型相移掩膜的效果中。
[表2]
大型相移掩膜的效果
根据以上曝光模拟结果，本发明可在大型掩膜中适当地配置第2半透明相移区域，改善成像面上的曝光强度分布的对比度，从而稳定地形成更微细的图案。
(关于曝光机的分辨率极限与相移掩膜的描画图案的关系)
<相移掩膜的制作>
准备依次层叠有厚度为10mm的合成石英(透明基板)、厚度为100nm的铬膜(遮光膜)、及厚度为25nm的氧化铬膜(抗反射膜)的市售的光掩膜坯料，在抗反射膜上涂布适合的感光性抗蚀剂，在涂布后烘烤既定时间，而形成厚度均匀的遮光膜用光阻膜。接下来，藉由激光描画装置，对上述遮光膜用光阻膜描画遮光区域的图案，并进行显影，而形成遮光膜用抗蚀剂。
接下来，利用于硝酸铈铵中添加有过氯酸的湿式蚀刻剂，蚀刻并除去自遮光膜用抗蚀剂露出的抗反射膜及遮光膜，将残存的抗蚀剂剥离除去，而获得带图案形成为遮光区域的形状的遮光膜及抗反射膜的基板。
接下来，利用溅镀法使氮氧化铬膜(第2半透明相移膜)在带经图案形成的遮光膜及抗反射膜的基板的整个面成膜。
接下来，藉由第2次图案形成步骤，将其与作为下层的遮光膜图案的遮光区域位置对准，利用与遮光膜用抗蚀剂相同的形成方法，形成第2半透明相移膜用光阻膜。接下来，藉由激光束描画装置，对第2半透明相移膜用光阻膜描画使第2半透明相移区域与遮光区域对准的区域的图案后，进行显影，而获得经图案形成的第2半透明相移膜用抗蚀剂。
接下来，与上述遮光膜及抗反射膜同样地蚀刻并除去自第2半透明相移膜用抗蚀剂露出的第2半透明相移膜，而获得图案加工为使遮光膜图案与第2半透明相移区域对准的形状的第2半透明相移膜。接下来，将残存的第2半透明相移膜用的光阻膜剥离、除去。藉由以上步骤，而获得配置有透过区域(线宽为1.9μm)、第2半透明相移区域(线宽为2.0μm)、及遮光区域、且在遮光区域中在遮光膜上依次层叠有抗反射膜及第2半透明相移膜的大型相移掩膜。
<光阻图案的制作>
利用上述相移掩膜，且利用分辨率极限为3μm的Nikon制造的曝光机，对形成在玻璃基材上的厚度为1.6μm的抗蚀剂(AZ1500)进行图案曝光，且进行显影处理，结果可形成1.9μm的光阻图案。
(关于相移掩膜中的第2半透明相移区域的宽度)
图13是表示包括边缘相移区域的大型相移掩膜的图案的平面图，图14是表示图13所示的大型相移掩膜的成像面上的曝光强度分布的图，图15是图14的C部分的放大图，图16是图14的D部分的放大图。
对如下情形时的利用Nikon公司制造的曝光机的曝光强度分布(光强度)进行模拟，即，作为大型相移掩膜，而将透过区域的宽度设为5μm，将第2半透明相移区域的宽度b设为0.25μm(参考例3)、0.5μm(参考例4)、0.75μm(参考例5)、1.0μm(参考例6)、1.5μm(参考例7)、2.0μm(参考例8)、2.5μm(参考例9)、3.0μm(参考例10)、3.5μm(参考例11)、及4.0μm(参考例12)。再者，使除上述大型相移掩膜的图案以外的仿真条件与参考例1相同。将结果示于图14～图16。
图15所示的曝光强度越小，表示图14所示的波形越陡峭，关于大型相移掩膜的图案边缘的位置的相移效果，若第2半透明相移区域的宽度超过2.0μm，则未观察到更明显的效果(相移效果达到极限)。
又，如图16所示，随着第2半透明相移区域的宽度变大，侧峰的值变大。
在本发明中，可根据抗蚀剂的灵敏度，以侧峰不对抗蚀剂造成影响的方式设定第2半透明相移区域的宽度。
关于此种相移的宽度，就形成TFT阵列基板时使用的抗蚀剂的实绩而言，较佳为设为侧峰的曝光强度为5％以下的宽度、即0.25μm～3.5μm的范围内。
符号说明
1 透明基板
2 半透明相移膜
3、3a、3b 透过区域
4 半透明相移区域
5 曝光光
10、40、50、60 大型相移掩膜
11a、11b 穿过透过区域的光的光振幅分布
11c 透过半透明相移区域的光的光振幅分布
12a、12b 穿过透过区域的光的在成像面上的光振幅分布
13a、13b 光振幅分布的旁瓣的峰值
14、24、34 透过半透明相移区域的光的在成像面上的光振幅分布
15、25、35 透过大型相移掩膜的光的在成像面上的光振幅分布
16、26、36、56、66 透过大型相移掩膜的光的在成像面上的光强度分布
17、27、37、57、67 透过二元掩膜的光的在成像面上的光强度分布
18、28、38 大型相移掩膜的对比度提升效果
21a、21b、31 成像面上的光振幅分布的峰值
29a、29b、39 成像面上的光强度分布的峰值(侧峰)
41 光掩膜坯料
42 抗蚀剂