專利名稱：灰調(diào)掩模及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及灰調(diào)掩模及其制造方法等。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在大型LCD用掩模的領(lǐng)域中，正嘗試?yán)没艺{(diào)掩模減少掩模的個(gè)數(shù)(月刊FPD Intelligence 1999年5月)。
這里，灰調(diào)掩模，例如，如圖5(1)所示，具有遮光部1、透光部2和灰調(diào)部3?；艺{(diào)部3是形成使用灰調(diào)掩模的大型LCD用曝光機(jī)的分辨率極限以內(nèi)的微細(xì)遮光圖形3a的區(qū)域，其形成目的是減少透射過(guò)該區(qū)域的光的透射量，通過(guò)該區(qū)域減少照射量而可選地改變光致抗蝕劑膜的厚度。遮光部1和微細(xì)遮光圖形3a通常都是由鉻或鉻化合物等相同材料形成的相同厚度的膜形成。透光部2和微細(xì)透光部3b都是透明襯底上沒(méi)有形成遮光膜等的透明襯底部分。
使用灰調(diào)掩模的大型LCD用曝光機(jī)的分辨率極限，用步進(jìn)方式的曝光機(jī)約為3μm，用鏡面投影方式的曝光機(jī)約為4μm。因此，例如，假設(shè)圖5(1)中灰調(diào)部中的微細(xì)透光部3b的間距寬小于3μm，曝光機(jī)的分辨率極限以內(nèi)的微細(xì)遮光圖形3a的線寬小于3μm。在用上述的大型LCD用曝光機(jī)曝光時(shí)，由于通過(guò)灰調(diào)部3的曝光光整體上曝光量不足，經(jīng)過(guò)該灰調(diào)部3曝光的正型光致抗蝕劑的厚度僅變薄而殘留在襯底上。即，抗蝕劑隨著曝光量的不同，對(duì)應(yīng)普通的遮光部1的部分與對(duì)應(yīng)灰調(diào)部3的部分相對(duì)于顯影液的溶解度有差別，因此顯影后抗蝕劑的形狀，如圖5(2)所示，對(duì)應(yīng)普通的遮光部1的部分1’例如約為1.3μm，對(duì)應(yīng)灰調(diào)部3的部分3’例如約為0.3μm，對(duì)應(yīng)透光部2的部分成為沒(méi)有殘存抗蝕劑的部分2’。然后，在不殘存抗蝕劑的部分2’對(duì)被加工襯底進(jìn)行第一蝕刻，通過(guò)研磨加工等除去對(duì)應(yīng)灰調(diào)部3的薄部分3’的抗蝕劑等在該部分進(jìn)行第二蝕刻，從而在一個(gè)掩模上進(jìn)行傳統(tǒng)的2個(gè)掩模的工序，減少了掩模的個(gè)數(shù)。
在上述灰調(diào)掩模中，要用使用灰調(diào)掩模的大型LCD用曝光機(jī)的分辨率極限的微細(xì)圖形形成灰調(diào)部，理想的情況是例如微細(xì)線&間隔圖形是2μm左右的間距(大約一半1μm左右是微細(xì)透光部)，必須以大約±0.2μm的精度加工微細(xì)圖形，但是從當(dāng)前的LCD用掩模的精度來(lái)看，是非常嚴(yán)格的精度。
此外，用現(xiàn)在的大型掩模自動(dòng)缺陷檢查裝置檢測(cè)2μm間距圖形的缺陷(特別是對(duì)圖形邊緣的缺陷檢查)非常困難，而且，以大約±0.2μm的精度進(jìn)行微細(xì)圖形的檢查也非常困難。并且，由于用微細(xì)圖形構(gòu)成灰調(diào)部，因此，數(shù)據(jù)制作中的數(shù)據(jù)容量龐大，超出描繪機(jī)和描繪機(jī)附帶的數(shù)據(jù)交換(格式轉(zhuǎn)換)機(jī)的能力時(shí)，有可能不能描繪。具體來(lái)說(shuō)，例如，為了使圖6(2)所示的灰調(diào)部3的數(shù)據(jù)與圖6(1)所示的遮光部1和透光部2的數(shù)據(jù)不重復(fù)，必須避開遮光部和透光部來(lái)制作數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)制作變得復(fù)雜，而且灰調(diào)部3的數(shù)據(jù)顯示為沿著遮光部和透光部數(shù)據(jù)的復(fù)雜形狀，因此灰調(diào)部的數(shù)據(jù)容量變得龐大，圖6(3)所示的合成數(shù)據(jù)的容量也很龐大。
另一方面，部分地改變透明襯底上所設(shè)的鉻單層膜的膜厚，把膜厚較厚的部分作為遮光部，把中等膜厚的部分作為灰調(diào)部，膜厚為零的部分作為透光部的灰調(diào)掩模已廣為人知。但是，由于鉻膜的透射率低(遮光性高)可得到透射率為0％的膜厚很薄，因此使中等膜厚部分為可得到中間的規(guī)定透射率的膜厚的半蝕刻比較難。因此，提出了部分地改變透明襯底上設(shè)置的鉻化合物單層膜的膜厚的灰調(diào)掩模(特開平7-49410號(hào)公報(bào))。這種情況下，鉻化合物單層膜的得到透射率為0％的膜厚約為4000埃較厚，因此與鉻單層膜的情況相比，對(duì)中等膜厚部分進(jìn)行半蝕刻，使得到中間的規(guī)定透射率的膜厚比較容易。但是，這種方法由于膜厚太厚，因此長(zhǎng)寬比(圖形尺寸和高度的比)大，其結(jié)果遮光部的圖形形狀、圖形精度便差，而且蝕刻時(shí)間長(zhǎng)。另外，實(shí)際上，用半蝕刻對(duì)膜厚進(jìn)行精確控制比較難，實(shí)用上有困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供解決上述問(wèn)題的灰調(diào)掩模及其制造方法。
本發(fā)明具有以下的構(gòu)成。
灰調(diào)掩模及其制造方法(構(gòu)成1)一種灰調(diào)掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰調(diào)部，其特征在于，構(gòu)成所述遮光部的膜至少由主要從透明襯底一側(cè)控制灰調(diào)部中的透射率的透射率控制膜、減小遮光部中的透射率的透射率降低膜構(gòu)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屬的膜構(gòu)成，所述灰調(diào)部是把構(gòu)成所述遮光部的膜沿其厚度方向除去一部分而形成的。
(構(gòu)成2)根據(jù)構(gòu)成1所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述透射率控制膜是與所述透射率降低膜的蝕刻速率相同或慢的材料。
(構(gòu)成3)根據(jù)構(gòu)成2所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述透射率控制膜由鉻化合物構(gòu)成，所述透射率降低膜由鉻構(gòu)成。
(構(gòu)成4)根據(jù)構(gòu)成1到3中任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述透射率降低膜上具有防止反射膜。
(構(gòu)成5)一種灰調(diào)掩模的制造方法，是構(gòu)成1～4中任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明襯底上制備至少依次形成透射率控制膜、透射率降低膜的掩模板，在所述板上形成抗蝕膜，對(duì)形成透光部的部分，以完全感光抗蝕膜的曝光量，對(duì)形成灰調(diào)部的部分，以比完全感光抗蝕膜的曝光量小的曝光量曝光抗蝕劑膜，進(jìn)行顯影處理，在形成遮光部的部分和形成灰調(diào)部的部分形成抗蝕劑的殘膜值不同的抗蝕劑圖形，
把所述抗蝕劑圖形作為掩模蝕刻透射率降低膜、透射率控制膜來(lái)形成透光部，只除去所述灰調(diào)部上殘存的抗蝕劑圖形，把前面工序殘存的抗蝕劑圖形作為掩模除去透射率降低膜和透射率控制膜的疊層膜的至少一部分，進(jìn)一步剝離殘存的抗蝕劑圖形。
(構(gòu)成6)一種灰調(diào)掩模板，用于制造構(gòu)成1～4中任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，在透明襯底上，至少具有主要從透明襯底一側(cè)控制灰調(diào)部中的透射率的透射率控制膜和減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屬的膜構(gòu)成，并且，用所述透射率控制膜和所述透射率降低膜構(gòu)成遮光膜。
(構(gòu)成7)一種灰調(diào)掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰調(diào)部，其特征在于，所述遮光部包括在透明襯底上依次形成的半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜，所述灰調(diào)部包括在所述透明襯底上形成的半透光膜或半透光膜和蝕刻阻止膜。
(構(gòu)成8)根據(jù)構(gòu)成7所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，以可用相同蝕刻液或相同蝕刻氣體處理的膜構(gòu)成所述遮光膜和所述半透光膜。
(構(gòu)成9)根據(jù)構(gòu)成7或8所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜由包含鉻的材料構(gòu)成。
(構(gòu)成10)根據(jù)構(gòu)成7～9中的任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述蝕刻阻止膜是SiO2或SOG(Spin On Glass)。
(構(gòu)成11)一種灰調(diào)掩模的制造方法，是構(gòu)成7～10中任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明襯底上制備至少依次形成半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜的掩模板，在所述板上形成抗蝕劑膜，
對(duì)形成透光部的部分，以完全感光抗蝕膜的曝光量，對(duì)形成灰調(diào)部的部分，以比完全感光抗蝕膜的曝光量小的曝光量曝光抗蝕劑膜，進(jìn)行顯影處理，在形成遮光部的部分和形成灰調(diào)部的部分形成抗蝕劑的殘膜值不同的抗蝕劑圖形，把所述抗蝕劑圖形作為掩模蝕刻半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜來(lái)形成透光部，只除去所述灰調(diào)部上殘存的抗蝕劑圖形，把前面工序殘存的抗蝕劑圖形作為掩模除去遮光膜或遮光膜和蝕刻阻止膜，進(jìn)一步剝離殘存的抗蝕劑圖形。
(構(gòu)成12)一種灰調(diào)掩模板，用于制造構(gòu)成7～10中任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，在透明襯底上具有半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜。
(構(gòu)成13)根據(jù)構(gòu)成7～10中任何一個(gè)所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，灰調(diào)掩模是LCD用掩?；騊DP用掩模。
根據(jù)構(gòu)成1，通過(guò)把構(gòu)成遮光部的膜設(shè)為透射率控制膜和比該透射率控制膜的光透射率低的透射率降低膜的2層結(jié)構(gòu)，可把膜厚設(shè)為比透射率降低膜單層膜(例如現(xiàn)有的鉻單層膜)厚，比透射率控制膜單層膜(例如現(xiàn)有的鉻化合物單層膜)薄，因此可通過(guò)半蝕刻控制灰調(diào)部的膜厚，并且能縮短蝕刻時(shí)間，而且長(zhǎng)寬比低，其結(jié)果可改進(jìn)遮光部的圖形形狀、圖形精度。
另外，沿厚度方向除去構(gòu)成遮光部的透射率降低膜和透射率控制膜的一部分疊層膜而得到的灰調(diào)部，除了除去透射率降低膜的形式之外，還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。
根據(jù)構(gòu)成2，由于透射率控制膜是與透射率降低膜的蝕刻速率相比相同或較慢的材料，在通過(guò)蝕刻除去透射率降低膜時(shí)，可減少蝕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勻性高的灰調(diào)掩模。
構(gòu)成2中，最好用控制了透射率的薄金屬層(例如，鉻化合物、MoSi、Si、W、Al)構(gòu)成透射率控制薄膜，用遮光性高的薄膜(例如鉻、Si、W、Al)構(gòu)成透射率降低膜。此外，最好是相互附著性好的組合。
根據(jù)構(gòu)成3，由于透射率控制薄膜由鉻化合物(特別是氧化鉻)構(gòu)成，可容易地得到控制了透射率的膜厚均勻的透射率控制薄膜，而且。由于透射率降低薄膜由鉻構(gòu)成，可構(gòu)成薄的透射率降低薄膜。
上述構(gòu)成2和3中的鉻化合物包括氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)，氮氧化鉻(CrOxNy)、氟化鉻(CrFx)和這些的膜中包含碳和氫的化合物。
根據(jù)構(gòu)成4，通過(guò)使用在透射率降低膜上設(shè)有防止反射膜的掩模板，僅通過(guò)對(duì)該掩模板進(jìn)行蝕刻加工，即可得到具有防止反射層的灰調(diào)掩模。
根據(jù)構(gòu)成5，通過(guò)根據(jù)曝光量使各區(qū)域的抗蝕劑膜厚不同，不需要在后面的工序中進(jìn)行抗蝕劑工藝(抗蝕劑涂敷、描繪(曝光)，顯影)。
根據(jù)構(gòu)成6，使用該掩模板、只要用各層膜的除去工序和抗蝕劑的減膜工序，即可制造灰調(diào)掩模。此外，可得到遮光部的圖形形狀和圖形精度優(yōu)良、灰調(diào)部(半透射膜)的透射特性均勻性等優(yōu)良的高質(zhì)量灰調(diào)掩模。
根據(jù)構(gòu)成7，通過(guò)在透明襯底上依次形成半透光膜、蝕刻阻止膜和遮光膜的3層結(jié)構(gòu)，在通過(guò)蝕刻除去灰調(diào)部(半透光部)中的遮光部時(shí)，通過(guò)蝕刻阻止膜可避免半透光膜的減膜，因此，可容易地獲得半透光膜的膜厚均勻性非常好的灰調(diào)掩模。此外，由于可用鉻等遮光性高的薄膜構(gòu)成遮光膜，因此可縮短蝕刻時(shí)間并且長(zhǎng)寬比低，其結(jié)果遮光部的圖形形狀、圖形精度良好。而且，由于設(shè)有蝕刻阻止層，因此可用相同材料的膜或主要成分相同的膜等構(gòu)成遮光膜和半透光膜。
采用SiO2或SOG作為蝕刻阻止膜時(shí)，由于SiO2或SOG具有與透明襯底相同的透射特性，因此即使通過(guò)灰調(diào)部(半透光部)對(duì)其透射特性也沒(méi)有影響，所以也可以除去灰調(diào)部(半透光部)中的蝕刻阻止膜。
在本發(fā)明中，最好選擇Cr、鉻化合物、MoSi、Si、W、Al中的任何一個(gè)作為遮光膜和/或半透光膜。
根據(jù)構(gòu)成8，通過(guò)以可用相同的蝕刻液或相同的蝕刻氣體處理的膜構(gòu)成遮光膜和半透光膜，可同時(shí)加工遮光膜和半透光膜。
根據(jù)構(gòu)成9，由于遮光膜和半透光膜由包含鉻的材料構(gòu)成，可用相同的蝕刻液或相同的蝕刻氣體同時(shí)加工遮光膜和半透光膜。這樣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(例如半透光膜鉻化合物、遮光膜Cr)等。特別是，半透光膜由鉻化合物等構(gòu)成，半透光膜由鉻化合物等構(gòu)成時(shí)具有下述的效果。首先，半透光膜由鉻化合物等構(gòu)成時(shí)，可使具有規(guī)定透射率的鉻化合物的膜厚較厚，可以高精度地控制其膜厚的均勻性進(jìn)而控制其透射率的均勻性。與此相反，半透光膜由Cr等構(gòu)成時(shí)，具有規(guī)定透射率的Cr的膜厚非常薄，由于其膜厚稍微變化都會(huì)引起其透射率的大幅度變化，因此與鉻化合物等的情況相比，高精度地控制Cr半透光膜的均勻性及其透射率的均勻性比較難。此外，遮光膜由Cr等構(gòu)成時(shí)，由于可使具有規(guī)定遮光性(光密度)的Cr的膜厚較薄，其結(jié)果可抑制整個(gè)遮光部的厚度，因此遮光部的圖形形狀、圖形精度良好。與此相反，遮光膜由鉻化合物等構(gòu)成時(shí)，具有規(guī)定遮光性(光密度)的鉻化合物的膜厚較厚，其結(jié)果不能抑制整個(gè)遮光部的厚度，因此遮光部的圖形形狀、圖形精度較差。
另外，在上述構(gòu)成7到9中的鉻化合物包括氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)、氮氧化鉻(CrOxNy)、氟化鉻(CrFx)和這些膜中包含碳和氫的化合物。
根據(jù)構(gòu)成10，通過(guò)采用SiO2或SOG(Spin On Glass)作為蝕刻阻止膜，由于SiO2或SOG具有與透明襯底相同的透射特性，因此即使介于遮光部或灰調(diào)部(半透光部)之間對(duì)其透射特性也沒(méi)有影響。此外，由于SiO2或SOG對(duì)大多數(shù)遮光膜材料或半透光膜材料起到蝕刻阻止層的作用因此是優(yōu)選的。而且，SiO2或SOG與遮光膜材料或半透光膜材料的附著性較高。
另外，在不設(shè)置蝕刻阻止層時(shí)，必須使用能取得蝕刻選擇比的材料來(lái)構(gòu)成半透光膜和遮光膜，對(duì)材料有限制，而且往往半透光膜和遮光膜的附著力也成問(wèn)題。
最好由SiO2或SOG構(gòu)成的蝕刻阻止層的厚度為100～1000埃的范圍。
根據(jù)構(gòu)成11，由于在各區(qū)域中根據(jù)曝光量使抗蝕劑膜厚不同，不再需要后面工序中的抗蝕劑工藝(抗蝕劑涂敷、描繪(曝光)、顯影)。
另外，最好同時(shí)進(jìn)行除去應(yīng)形成透光部的部分上的蝕刻阻止膜的工序和除去應(yīng)形成半透光部的部分上的抗蝕劑的工序。
此外，最好同時(shí)進(jìn)行除去應(yīng)形成透光部的部分上的半透光膜的工序和除去應(yīng)形成半透光部的部分上的遮光膜的工序。
根據(jù)構(gòu)成12的掩模板，僅通過(guò)各層膜的除去工序、抗蝕劑的減膜處理工程，即可制造灰調(diào)掩模。此外，可獲得灰調(diào)部(半透光膜)的膜厚的均勻性進(jìn)而獲得透射特性優(yōu)良的高質(zhì)量灰調(diào)掩模。
在上述構(gòu)成7到12中，遮光膜和半透光膜的總光密度是3.0以上即可。即，即使遮光膜自身的光密度不到3.0以上，只要與半透光膜合起來(lái)的光密度在3.0以上即可。這種情況下，僅半透光膜的光密度部分即可減薄遮光膜。
根據(jù)構(gòu)成13，在LCD用灰調(diào)掩模板的情況下，由于襯底尺寸大確保膜厚的均勻性比較困難，因此如果在把單層膜半蝕刻到中等膜厚的方法中考慮掩模板中膜厚的偏差，必須通過(guò)半蝕刻進(jìn)行嚴(yán)密的膜厚控制(具體來(lái)說(shuō)必須通過(guò)半蝕刻把蝕刻量的面內(nèi)偏差抑制到基本為零)，實(shí)際上由于這種嚴(yán)密的膜厚控制很難，所以這種方法的實(shí)用性存在困難。與此相反，本發(fā)明的灰調(diào)掩模的制造方法不存在這樣的問(wèn)題，因此，本發(fā)明在LCD(液晶顯示裝置)用的大型灰調(diào)掩模(彩色濾光器、薄膜晶體管(TFT)制作用等)和PDP(等離子顯示板)用的大型灰調(diào)掩模等的實(shí)用化方面不可欠缺。
另外，根據(jù)上述本發(fā)明的灰調(diào)掩模及其制造方法，可得到以下的效果。
由于不必使用灰調(diào)掩模的大型LCD曝光機(jī)的分辨率極限的微細(xì)圖形形成灰調(diào)部，因此不會(huì)產(chǎn)生灰調(diào)部中微細(xì)圖形的加工精度的問(wèn)題。
通過(guò)用透射率控制膜的膜厚控制灰調(diào)部或者通過(guò)透光膜的膜厚控制灰調(diào)部(半透光部)，由于檢測(cè)波形穩(wěn)定，因此與用微細(xì)圖形形成灰調(diào)部的情況相比，缺陷檢測(cè)比較容易。
由于使用預(yù)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較容易。
即使遮光部和透光部的圖形形狀復(fù)雜，由于灰調(diào)部(半透射部、半透光部)調(diào)節(jié)曝光量對(duì)灰調(diào)部整個(gè)面進(jìn)行同樣的描繪(所謂的“全曝光”)，因此與描繪由微細(xì)圖形構(gòu)成的灰調(diào)部的情況相比，灰調(diào)部的描繪數(shù)據(jù)量變少，使描繪變得容易。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的描繪數(shù)據(jù)的圖，圖1(1)是包含所有圖形數(shù)據(jù)時(shí)的合成數(shù)據(jù)，圖1(2)是遮光部和透光部的描繪數(shù)據(jù)，圖1(3)是灰調(diào)部的描繪數(shù)據(jù)。
圖2是表示描繪后的光照射量分布的圖。
圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的灰調(diào)掩模的制造步驟的部分剖面圖。
圖4是表示CrO透射率控制膜的膜厚和透射率的關(guān)系的圖。
圖5是說(shuō)明灰調(diào)掩模的圖，(1)是部分平面圖，(2)是部分剖面圖。
圖6是說(shuō)明現(xiàn)有的描繪數(shù)據(jù)的圖，圖6(1)是遮光部和透光部的描繪數(shù)據(jù)，圖6(2)是灰調(diào)部的描繪數(shù)據(jù)，圖6(3)是包含所有的圖形數(shù)據(jù)的合成數(shù)據(jù)。
圖7是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的灰調(diào)掩模的制造步驟的一部分的部分剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的灰調(diào)掩模的制造步驟的一部分(續(xù))的部分剖面圖。
圖9是表示CrO半透光膜的膜厚和透射率的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
以包含遮光部、透光部和灰調(diào)部所有圖形數(shù)據(jù)時(shí)的合成數(shù)據(jù)，如圖1(1)所示，由遮光部1和透光部2(例如TFT的非晶硅圖形)和其周圍形成的灰調(diào)部3(半透射部和半透光部)構(gòu)成的情況為例子。這種情況下，圖1(2)所示的遮光部1和透光部2的數(shù)據(jù)與圖1(3)所示的灰調(diào)部3的數(shù)據(jù)分離。然后，在用可完全除去抗蝕劑的曝光量(100％)描繪透光部之后，通過(guò)用完全感光抗蝕劑的曝光量的大約一半的曝光量描繪灰調(diào)部3(半透射部或半透光部)，可進(jìn)行圖1(1)所示圖形的描繪。如果是圖1(1)所示的描繪圖形，不必在灰調(diào)部中形成分辨率極限以下的微細(xì)圖形，可解決在灰調(diào)部中形成微細(xì)圖形時(shí)的數(shù)據(jù)容量問(wèn)題。另外，關(guān)于透光部2和灰調(diào)部3的描繪順序，順序不同，先描繪哪個(gè)都可以。
在抗蝕劑上(正型抗蝕劑的描繪例)描繪上述圖1(1)所示的描繪數(shù)據(jù)時(shí)的曝光量的分布如圖2所示。即，透光部2的曝光量為100％，灰調(diào)部的曝光量為50％，遮光部1的曝光量為0％(未被曝光)。
下面對(duì)灰調(diào)掩模的制造步驟進(jìn)行說(shuō)明。
圖3是表示灰調(diào)掩模的制造步驟的部分剖面圖，表示圖2的I-I線剖面。
首先，如圖3(1)所示，對(duì)在透明襯底11上依次形成透射率控制膜12、透射率降低膜13和酚醛系的正型抗蝕劑膜14的襯底，用如圖2所示的曝光分布進(jìn)行描繪時(shí)，區(qū)域B未曝光，調(diào)節(jié)描繪時(shí)的曝光量以使區(qū)域A曝光、顯影之后的膜厚是區(qū)域B的殘膜值的大約一半。區(qū)域C施予足以進(jìn)行抗蝕劑構(gòu)圖的曝光量。這時(shí)的描繪方法，用激光描繪機(jī)，用曝光量100％的光量進(jìn)行區(qū)域C的描繪之后，用大約為曝光量50％的光量進(jìn)行區(qū)域A的描繪。關(guān)于區(qū)域A、C的描繪順序，先描繪哪個(gè)都可以。
接著，如圖3(2)所示，用濕式處理加工(顯影、減膜處理)抗蝕劑膜14以具有膜厚差。
此時(shí)，區(qū)域A中的抗蝕劑的膜厚大約是區(qū)域B的一半，區(qū)域C中是完全除去抗蝕劑的狀態(tài)。另外，濕式處理是，例如，用無(wú)機(jī)堿(例如KOH、濃度0.63N)或有機(jī)堿(例如TMAH、濃度2.3％)等顯影液進(jìn)行處理。
接著，如圖3(3)所示，用濕式蝕刻或干式蝕刻完全除去在完全除去抗蝕劑的區(qū)域C中露出的透射率降低膜13和透射率控制膜12。
接著，如圖3(4)所示，通過(guò)干式處理(例如O2研磨)完全除去區(qū)域A的抗蝕劑。其結(jié)果，區(qū)域B(遮光部)的抗蝕劑膜厚變?yōu)樵鹊囊话胱笥摇?br> 接著，如圖3(5)所示，通過(guò)濕式蝕刻或干式蝕刻完全除去區(qū)域A的透射率降低膜13，形成灰調(diào)部。這時(shí)，如果區(qū)域A的透射率控制膜選擇比透射率降低膜的蝕刻速率慢的材料，由于可抑制透射率控制膜的蝕刻，因此可獲得由以規(guī)定膜厚控制透射率的透射率控制膜構(gòu)成的灰調(diào)部。
接著，如圖3(6)所示，通過(guò)用有機(jī)堿或干式處理(O2研磨)除去殘留的抗蝕劑，可獲得分別在區(qū)域B中形成遮光部，在區(qū)域A中形成灰調(diào)部，在區(qū)域C中形成透光部的灰調(diào)掩模。
另外，在上述實(shí)施方式中，例如，在石英襯底等透明襯底上，用濺射法等使CrO等具有控制了透射率的厚度的透射率控制膜成膜，用濺射法等使Cr等具有遮光性厚度的透射率降低膜成膜，在該透射率降低膜上用5000～10000埃的范圍涂敷抗蝕劑來(lái)制作用于制作灰調(diào)掩模的掩模板。
這時(shí)，透射率降低膜和透射率控制膜的總光密度設(shè)為3.0以上。
透射率控制膜的厚度設(shè)為使透射率控制膜的透射率為20％～50％。例如，在透射率控制膜中使用CrO時(shí)，使透射率控制膜的膜厚為650～1400埃的范圍(圖4)。在其上的透射率降低膜中使用Cr時(shí)，使Cr透射率降低膜的膜厚為500埃以上。
此外，最好把透射率降低膜和透射率控制膜合起來(lái)的遮光膜的厚度設(shè)為1400～2000埃。若比1400埃薄，則由半蝕刻對(duì)膜厚的控制性變差，如超過(guò)2000埃，則圖形形狀、圖形精度變差。
接著，作為第二實(shí)施方式，對(duì)灰調(diào)掩模的另一種制造步驟進(jìn)行說(shuō)明。
圖7和圖8是表示灰調(diào)掩模的另一種制造步驟的部分剖面圖，示出圖2的I-I線剖面。
首先，如圖7(1)所示，對(duì)于在透明襯底21上依次形成半透光膜22、蝕刻阻止膜(阻擋膜)23、遮光膜24和酚醛系的抗蝕劑膜25的襯底，以圖2所示的曝光分布進(jìn)行描繪時(shí)，調(diào)節(jié)描繪時(shí)的曝光量使區(qū)域B為未曝光，區(qū)域A曝光、顯影之后的膜厚大約是區(qū)域B的殘膜值的一半。區(qū)域C施加足以進(jìn)行抗蝕劑構(gòu)圖(殘膜值為零)的曝光量。這時(shí)的描繪方法，用激光描繪機(jī)，用曝光量100％的光量進(jìn)行區(qū)域C的描繪之后，用大約為曝光量50％的光量進(jìn)行區(qū)域A的描繪。關(guān)于區(qū)域A、C的描繪順序，先描繪哪個(gè)都可以。
接著，如圖7(2)所示，用濕式處理加工(顯影、減膜處理)抗蝕劑膜14以具有膜厚差。
此時(shí)，區(qū)域A中的抗蝕劑膜25的膜厚大約是區(qū)域B的一半，區(qū)域C中是完全除去抗蝕劑的狀態(tài)。另外，濕式處理是，例如，用無(wú)機(jī)堿(例如KOH、濃度0.63N)或有機(jī)堿(例如TMAH、濃度2.3％)等顯影液進(jìn)行處理。
接著，如圖7(3)所示，用濕式蝕刻或干式蝕刻完全除去在完全除去抗蝕劑的區(qū)域C中露出的遮光膜24。
接著，如圖7(4)所示，通過(guò)使用氟系水溶液的濕式蝕刻或使用氟系氣體的干式蝕刻，除去區(qū)域C的蝕刻阻止膜23(SiO2膜或SOG)。
另外，用干式蝕刻處理蝕刻阻止膜23的情況下，也可以與下一個(gè)工序(圖8(1))中進(jìn)行的區(qū)域A(半透光部)的抗蝕劑除去操作同時(shí)進(jìn)行。
接著，如圖8(1)所示，通過(guò)干式處理(例如O2研磨)完全除去區(qū)域A的抗蝕劑。其結(jié)果，區(qū)域B(遮光部)的抗蝕劑膜25的膜厚變?yōu)樵鹊囊话胱笥摇?br> 另外，在前一個(gè)工序(圖7(4))中，用干式蝕刻處理蝕刻阻止膜23的情況下，可以省略本工序。
接著，如圖8(2)所示，通過(guò)濕式蝕刻或干式蝕刻完全除去區(qū)域A的遮光膜24和區(qū)域C的半透光膜22，同時(shí)形成透光部和半透光部。這時(shí)，由于區(qū)域A的半透光膜22由蝕刻阻止膜保護(hù)，所以不被蝕刻。
接著，如圖8(3)所示，通過(guò)用有機(jī)堿或干式處理(O2研磨)除去殘留的抗蝕劑，可獲得分別在區(qū)域B中形成遮光部，在區(qū)域A中形成半透光部，在區(qū)域C中形成透光部的灰調(diào)掩模。
在除去半透光部的蝕刻阻止膜23時(shí)，例如，可用濕式蝕刻或干式蝕刻除去區(qū)域A(半透光部)的蝕刻阻止膜(圖8(4))。
另外，在上述第二實(shí)施方式中，例如，在石英襯底等透明襯底上，用濺射法等使Cr或鉻化合物(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(用濺射法或蒸鍍法等形成)或SOG(spin on glass)形成蝕刻阻止層(阻擋層)，用濺射法等使Cr等具有遮光性厚度的遮光膜成膜，在該遮光膜上用5000～10000埃的范圍涂敷抗蝕劑來(lái)制作用于制作灰調(diào)掩模的掩模板。
這樣，通過(guò)使遮光膜和半透光膜為Cr系材料，蝕刻阻止層為SiO2系材料，Cr系材料，例如，可通過(guò)用在亞硝酸鈰銨中加入高氯酸的水溶液的濕式蝕刻或用氯系氣體的干式蝕刻來(lái)蝕刻，SiO2系材料可通過(guò)用氟系水溶液的濕式蝕刻或氟系氣體的干式蝕刻來(lái)蝕刻，由于這些對(duì)相互的蝕刻液或蝕刻氣體的選擇性高，因此難以被相互蝕刻。
另外，因?yàn)橛蒘iO2膜或SOG構(gòu)成的蝕刻阻止膜幾乎對(duì)透射率沒(méi)有影響，因此可以除去。
這時(shí)，遮光膜和半透光膜的總光密度設(shè)為3.0以上。
此外，蝕刻阻止層的厚度設(shè)為100～1000埃的范圍。
半透光膜的厚度設(shè)為使半透光膜的透射率為20％～50％。例如，在半透光膜中使用Cr時(shí)，使半透光膜的膜厚為100～200埃的范圍(圖9)，在半透光膜中使用CrO時(shí)，使半透光膜的膜厚為650～1400埃的范圍(圖4)。
此外，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式等。
例如，在掩模板階段，可在透射率降低膜上設(shè)防止反射層。這種情況下，由于通?？赏瑫r(shí)蝕刻透射率降低膜和防止反射膜，因此不增加工序。防止反射層，例如可由氧化鉻(CrOx)、氮化鉻(CrNx)、氮氧化鉻(CrOxNy)等構(gòu)成。
這在用遮光膜代替透射率降低膜、在其上設(shè)防止反射層的情況下也是一樣。
此外，可以代替濕式處理進(jìn)行干式蝕刻或干式處理，也可以代替干式蝕刻或干式處理進(jìn)行濕式處理。而且，不限于使用激光描繪機(jī)曝光，也可以使用其他的曝光裝置。
灰調(diào)部(半透光部)的光照射量不限于充分曝光規(guī)定膜厚的光致抗蝕劑所必需的光照射量的50％。
發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可容易地獲得由透射率控制膜等構(gòu)成的灰調(diào)部的膜厚均勻性好的灰調(diào)掩模。而且，由于可用鉻等遮光性高的薄膜構(gòu)成透射率降低膜，因此，可縮短蝕刻時(shí)間，并且長(zhǎng)寬比低，其結(jié)果，遮光部的圖形形狀、圖形精度良好。
特別是，本發(fā)明在LCD用大型灰調(diào)掩模等的實(shí)用化方面不可欠缺。
權(quán)利要求
1.一種灰調(diào)掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰調(diào)部，其特征在于，構(gòu)成所述遮光部的膜至少由主要從透明襯底一側(cè)控制灰調(diào)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構(gòu)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屬的膜構(gòu)成，所述灰調(diào)部是把構(gòu)成所述遮光部的膜沿其厚度方向除去一部分而形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述透射率控制膜是與所述透射率降低膜的蝕刻速率相同或慢的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述透射率控制膜由鉻化合物構(gòu)成，所述透射率降低膜由鉻構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述透射率降低膜上具有防止反射膜。
5.一種灰調(diào)掩模的制造方法，是權(quán)利要求1所述的灰調(diào)掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明襯底上制備至少依次形成透射率控制膜、透射率降低膜的掩模板，在所述板上形成抗蝕膜，對(duì)形成透光部的部分，以完全感光抗蝕膜的曝光量，對(duì)形成灰調(diào)部的部分，以比完全感光抗蝕膜的曝光量小的曝光量曝光抗蝕劑膜，進(jìn)行顯影處理，在形成遮光部的部分和形成灰調(diào)部的部分形成抗蝕劑的殘膜值不同的抗蝕劑圖形，把所述抗蝕劑圖形作為掩模蝕刻透射率降低膜、透射率控制膜來(lái)形成透光部，只除去所述灰調(diào)部上殘存的抗蝕劑圖形，把前面工序殘存的抗蝕劑圖形作為掩模除去透射率降低膜和透射率控制膜的疊層膜的至少一部分，進(jìn)一步剝離殘存的抗蝕劑圖形。
6.一種灰調(diào)掩模板，用于制造權(quán)利要求1所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，在透明襯底上，至少具有主要從透明襯底一側(cè)控制灰調(diào)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屬的膜構(gòu)成，并且，用所述透射率控制膜和所述透射率降低膜構(gòu)成遮光膜。
7.一種灰調(diào)掩模，具有遮光部、透光部、透射一部分曝光光的灰調(diào)部，其特征在于，所述遮光部包括在透明襯底上依次形成的半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜，所述灰調(diào)部包括在所述透明襯底上形成的半透光膜或半透光膜和蝕刻阻止膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，以可用相同蝕刻液或相同蝕刻氣體處理的膜構(gòu)成所述遮光膜和所述半透光膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述遮光膜和所述半透光膜由包含鉻的材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，所述蝕刻阻止膜是SiO2或SOG。
11.一種灰調(diào)掩模的制造方法，是權(quán)利要求7所述的灰調(diào)掩模的制造方法，其特征在于，包括下列工序在透明襯底上制備至少依次形成半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜的掩模板，在所述板上形成抗蝕劑膜，對(duì)形成透光部的部分，以完全感光抗蝕膜的曝光量，對(duì)形成灰調(diào)部的部分，以比完全感光抗蝕膜的曝光量小的曝光量曝光抗蝕劑膜，進(jìn)行顯影處理，在形成遮光部的部分和形成灰調(diào)部的部分形成抗蝕劑的殘膜值不同的抗蝕劑圖形，把所述抗蝕劑圖形作為掩模蝕刻半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜來(lái)形成透光部，只除去所述灰調(diào)部上殘存的抗蝕劑圖形，把前面工序殘存的抗蝕劑圖形作為掩模除去遮光膜或遮光膜和蝕刻阻止膜，進(jìn)一步剝離殘存的抗蝕劑圖形。
12.一種灰調(diào)掩模板，用于制造權(quán)利要求7所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，在透明襯底上具有半透光膜、蝕刻阻止膜、遮光膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的灰調(diào)掩模，其特征在于，灰調(diào)掩模是LCD用掩?；騊DP用掩模。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可容易地獲得透射率控制膜的膜厚均勻性高的灰調(diào)掩模的制造方法。例如，在透明襯底11上依次形成透射率控制膜12(CrO等)、透射率降低膜13(Cr等)和抗蝕劑膜14，除去應(yīng)形成透光部的部分(區(qū)域C)上的抗蝕劑，除去該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，接著，除去應(yīng)形成灰調(diào)部的部分(區(qū)域A)上的抗蝕劑，除去該部分上的透射率降低膜13而形成灰調(diào)部，來(lái)制造灰調(diào)掩模。
文檔編號(hào)G03F1/32GK1464338SQ0212333
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月18日
發(fā)明者野津手重德 申請(qǐng)人:保谷株式會(huì)社