專利名稱：灰色調(diào)曝光用掩模、使用該掩模的tft基板的制造方法和具有該tft基板的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及灰色調(diào)(gray tone)曝光用掩模、使用該掩模的液晶顯示裝 置用陣列基板(TFT基板)的制造方法、具有由該制造方法制造的TFT 基板的液晶顯示裝置。其中，在采用灰色調(diào)曝光用掩模，在一次光刻步驟 中形成源極、漏極布線圖案和活性區(qū)域的島圖案的液晶顯示裝置用陣列基 板的制造方法中，可以改進(jìn)晶體管(下面簡(jiǎn)稱為"Tr")的溝道區(qū)域(在源 電極、漏電極之間的區(qū)域)中的半膜厚抗蝕劑的膜厚均勻性，提高制造成 品率。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，廣泛地采用液晶顯示裝置作為高分辨率的顯示器。在液晶顯 示裝置中，在形成薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)等開關(guān)元件的 TFT基板、和形成著色層及黑矩陣的彩色濾光片基板之間保持液晶材料。 并且，通過(guò)在各TFT基板和彩色濾光片基板上設(shè)置的電極之間、或者在 丁FT基板內(nèi)設(shè)置的多個(gè)電極之間施加的電場(chǎng)，使液晶分子的取向方向改 變，并且控制各像素中的光透過(guò)量。
隨著這種液晶顯示裝置的普及，強(qiáng)烈要求性能更高和價(jià)格更低，通過(guò) 引入提高TFT基板的制造成品率和對(duì)制造方法本身革新的制造工藝，進(jìn)行
了實(shí)現(xiàn)成本下降的研究。
作為現(xiàn)有的TFT基板的制造方法， 一般經(jīng)過(guò)五次光刻步驟。但是，由 于近年來(lái)成本下降的要求強(qiáng)烈，所以采用了在部分步驟中采用多色調(diào) (multiple tone)掩模， 一次得到具有中間膜厚(下面稱為半膜厚)部分的 抗蝕劑膜的方法。由此，實(shí)現(xiàn)了步驟的縮短，而將通過(guò)四次光刻步驟完成 TFT陣列的工藝用于批量生產(chǎn)。
多色調(diào)掩模具有灰色調(diào)掩模(gray tone mask)和半色調(diào)掩模(halftonemask)兩種。在灰色調(diào)掩模中，構(gòu)成在曝光機(jī)的臨界分辨率以下的縫隙部， 該縫隙部遮擋一部分光，從而實(shí)現(xiàn)中間曝光。另一方面，在半色調(diào)掩模中， 利用半透過(guò)的膜進(jìn)行中間曝光。任何一種都表現(xiàn)出由一次曝光實(shí)現(xiàn)曝光部 分、中間曝光部分、未曝光部分三個(gè)曝光等級(jí)，在顯影之后，可以構(gòu)成兩 種厚度的抗蝕劑膜。采用半透過(guò)的膜的半色調(diào)掩模的價(jià)格昂貴，在近年來(lái) 漸漸大型化的液晶顯示裝置中，使用便宜的灰色調(diào)掩模對(duì)于成本是有利 的。
采用圖I的平面圖說(shuō)明包含采用灰色調(diào)掩模的光刻步驟的TFT基板的 制造工藝。首先，在透明玻璃基板上，通過(guò)濺射法成膜Cr、 Mo、 Al等金 屬，并且在第-j欠的光刻步驟中形成柵極布線l、柵電極la、和柵極端子 (未圖示)(圖1 (a))。接下來(lái)，在其上分別通過(guò)CVD法、濺射法等層疊 成膜柵極絕緣膜(SiNx)、半導(dǎo)體層(非晶硅，下面稱為a-Si)、歐姆接觸 層(摻雜的非晶硅，F(xiàn)面稱為"nVSi層")、Cr、 Mo、 Al等金屬。接下來(lái)， 在采用灰色調(diào)掩模的第二次光刻步驟中，依次形成源電極2b、漏電極2a、 漏極布線2、漏極端子(未圖示)和構(gòu)成溝道區(qū)域的島3 (圖1 (b))。接 下來(lái)，在整個(gè)面上形成層間絕緣膜之后，在第三次的光刻步驟中，形成將 在之后的步驟中形成的像素電極和源電極2b連接的源極接觸部4等接觸 孔(圖l (c))。最后，在整個(gè)面上由濺射法等形成ITO等透明導(dǎo)電材料， 并且通過(guò)第四次光刻步驟形成像素電極5 (圖l (d))。
進(jìn)一歩詳細(xì)地說(shuō)明該第二次的光刻步驟。在第二次的光刻步驟中，采 用灰色調(diào)掩模。
所謂的灰色調(diào)掩模如上所述，在透光性的基板上形成進(jìn)行完全遮光的 遮光膜圖案和進(jìn)行屮間曝光的縫隙部。TFT基板制造用的灰色調(diào)掩模具體 地如圖2所示，是在形成在布線圖案上的遮光膜圖案21的溝道島圖案位 置上，配置曝光機(jī)的臨界分辨率以下的縫隙22 (透光部)和微細(xì)圖案21a (遮光部)的掩模。釆用該掩模進(jìn)行曝光時(shí)，在沒有圖案的部分上光全部 透過(guò)，在采用陽(yáng)(positive)型抗蝕劑的情況下，抗蝕劑由之后的顯影全部 去除(全透過(guò)部)。在有圖案的一部分(布線圖案部分)上，光被完全遮 擋，抗蝕劑在顯影之后也幾乎殘留初始的膜厚。另一方面，在交替配置臨 界分辨率以下的縫隙圖案、微細(xì)圖案的部分(溝道島圖案)上衍射光，使比全透過(guò)部少的光量到達(dá)抗蝕劑。結(jié)果，曝光量與全透過(guò)部相比較更少， 從而顯影之后的抗蝕劑可以在基板上殘留其初始膜厚約一半的中間膜厚。 該曝光量可以通過(guò)調(diào)整縫隙寬度而進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)采用灰色調(diào)掩模時(shí)， 通過(guò)一次曝光，可以對(duì)抗蝕劑的殘留膜按照如下三階段來(lái)進(jìn)行圖案化抗 蝕劑以初始的膜厚殘留的部分(厚膜部)、抗蝕劑以比厚膜部薄的中間膜 厚殘留的部分(下面稱為半膜厚部)、和抗蝕劑全部被去除的部分。
在TFT基板的制造中，在用于形成溝道島而進(jìn)行衍射曝光的掩模圖案 中，如圖2所示，在與溝道區(qū)域相當(dāng)?shù)牟糠稚吓渲没疑{(diào)區(qū)域。例如，一
般的曝光裝置的分辨率界限是3.5 4.0pm左右，所以期望灰色調(diào)區(qū)域的臨 界分辨率以下的縫隙閣案、微細(xì)圖案的縫隙寬度(W1)/微細(xì)圖案寬度(W2) /縫隙寬度(W3)是大約1.0 1.6pim/1.0 1.6iim/1.0 1.6pm左右(參考作 為圖2 (a)的部分放大圖的圖2 (b))。
參考步驟截面圖說(shuō)明采用具有這樣的圖案的曝光掩模的第二次光刻 步驟。
首先，如圖1 (a)所示，將包含柵電極11的柵極布線圖案化之后， 依次成膜構(gòu)成柵極絕緣膜的SiNx膜12、 a-Si層13、 n+a-Si層14、和金 屬層15。在整個(gè)面上，涂布規(guī)定膜厚的抗蝕劑，通過(guò)在透光性基板17a上 具有遮光膜圖案17b的灰色調(diào)掩模17進(jìn)行曝光，從而在沒有遮光膜圖案 的部分上構(gòu)成抗蝕劑膜厚整體被全部曝光的全曝光區(qū)域16b，在具有遮光 膜圖案的部分上構(gòu)成沒有曝光的未曝光區(qū)域(厚膜部)16a。在溝道島(灰 色調(diào))區(qū)域Gr中，限制曝光量，構(gòu)成將一半左右的抗蝕劑膜厚曝光的半 曝光區(qū)域(半膜厚部)16c (圖3A)。通過(guò)將其顯影，在構(gòu)成源電極、漏 電極、漏極布線和漏極端子的部分上仍然殘留初始膜厚的抗蝕劑，在Tr 的成為溝道的部分上殘留半膜厚的抗蝕劑，在除此以外的部分中去除抗蝕 劑，形成具有^膜厚的第一抗蝕劑圖案16 (圖3B)。接下來(lái)，進(jìn)行金屬層 15的蝕刻、n+a-Si層14和a-Si層13的蝕刻，形成構(gòu)成源電極、漏電極、 漏極布線和漏極端子的疊層結(jié)構(gòu)(13'、 14'、 15，)(圖3C)。接下來(lái)，進(jìn) 行02灰化，去除溝道部的半膜厚抗蝕劑，形成第二抗蝕劑圖案16'(圖3D)。 接下來(lái)，進(jìn)行第二次的金屬層15'的蝕刻，去除露出的金屬，進(jìn)一步地， 蝕刻n+a-Si層14'，從而露出溝道部的a-Si層13'。由此，形成構(gòu)成漏電極、漏極布線和漏極端子的導(dǎo)電體層(14a、 15a)以及構(gòu)成源電極的導(dǎo)電體層 (14b、 15b)(圖3E)。最后，剝離抗蝕劑，完成第二次的光刻步驟。
進(jìn)一步地，由CVD法成膜鈍化SiNx膜18 (圖3F)，在第三次的光刻 步驟中形成柵極、漏極端子部的開口、源電極上的接觸孔19 (圖3G)。最 后，由濺射法成膜ITO，在第四次的光刻步驟中形成像素電極20，從而完 成陣列基板(圖3H)。
但是，采用灰色調(diào)掩模的工藝是非常精密的工藝，特別是半膜厚部的 膜厚均勻性的控制非常困難。
詳細(xì)地說(shuō)明時(shí)，在采用灰色調(diào)掩模形成半膜厚抗蝕劑的圖案的情況 下，其截面輪廓確定為如圖4所示。圖4 (a)是采用圖2的灰色調(diào)掩模曝 光、顯影之后的抗蝕劑圖案的平面圖(與圖2(b)對(duì)應(yīng)的部分放大平面圖)， B — B'的截面圖是圖4 (b)， C一C'截面是圖4 (c)， D — D，截面是圖4 (d)。 即，在溝道寬度方向的抗蝕劑膜厚截面(B—B'截面圖4 (b))上，如 圖所示，將在抗蝕劑圖案的中央部分上的膜厚Tl和在端部上的膜厚T2進(jìn) 行比較時(shí)，存在T1稍厚、T2稍薄的問(wèn)題。g口，在溝道長(zhǎng)邊方向的抗蝕劑 截面上，將溝道部端部的C一C'截面(圖4 (c))和中央部的D—D，截面 (圖4 (d))進(jìn)行比較時(shí)，C一C'截面的半膜厚部的抗蝕劑比D—D，截面 的更薄。其理由是因?yàn)橥ㄟ^(guò)來(lái)自全透過(guò)部的光的返轉(zhuǎn)，構(gòu)成為在端部的抗 蝕劑相對(duì)于中央部被進(jìn)一步地感光的狀態(tài)。結(jié)果，形成的Tr在溝道長(zhǎng)度 上產(chǎn)生偏差，使得不便于顯示。存在溝道寬度越大，該抗蝕劑膜厚的不均 勻性越大的傾向。
在液晶顯示裝置的制造中使用的一般的曝光裝置的分辨率界限如上 所述， 一般是3.5 4.0pm左右。因此，插入灰色調(diào)掩模中的縫隙寬度采用 1.0 1.6pm左右的縫隙。這樣，采用灰色調(diào)掩模的工藝是采用微細(xì)圖案的 非常精密的工藝，在卡膜厚部的抗蝕劑膜厚中，由形成的掩模尺寸偏差、 光刻的各步驟偏差等各種因素而產(chǎn)生大的偏差。此外，在顯示部的Tr和 外周部的保護(hù)Tr中品體管的尺寸不同等情況下，半膜厚部的抗蝕劑膜厚 各不相同的情況多。晶體管的溝道長(zhǎng)度如果不同，則在溝道部配置的微細(xì) 圖案、縫隙的尺寸也不相同，所以在同一光刻條件下完成時(shí)，半膜厚部的 抗蝕劑膜厚各不相同。如上述說(shuō)明，溝道部的抗蝕劑膜厚存在周邊部薄、中央部厚的傾向， 但是在溝道中央部的抗蝕劑膜厚比周邊部厚一定程度以上的情況下，應(yīng)該 由下述的02灰化去除的半膜厚部的抗蝕劑會(huì)殘留一部分，在第二次的金
屬層蝕刻中，溝道部的金屬圖案41仍然變短(圖5 (a))，這構(gòu)成了點(diǎn)缺 陷(point defect)、線缺陷(line defect)的原因。此外，相反地，半膜厚 部的抗蝕劑在薄到--定程度以上的情況下，在半膜厚部的端部本來(lái)應(yīng)該由 半膜厚抗蝕劑覆蓋的部分構(gòu)成沒有被抗蝕劑覆蓋的狀態(tài)。在沒有被抗蝕劑 覆蓋的端部上，曝曬在由圖3C說(shuō)明的第一次的金屬層15的蝕刻、n+a-Si 層14、 a-Si層13的干蝕刻中，溝道部的半導(dǎo)體層42構(gòu)成如圖5 (b)所 示的切入楔形的形狀，或者在特別的情況下，如圖5 (c)所示斷裂，構(gòu)成 點(diǎn)缺陷的原因。
作為提高所述半膜厚部的膜厚均勻性的方法，例如在專利文獻(xiàn)1 (特 開2002 — 5733S號(hào)公報(bào))中，如圖6所示，在由全遮光部51夾著的灰色 調(diào)部的溝道端部上，通過(guò)將透過(guò)部52a的面積增大，可以提高抗蝕劑半膜 厚部的均勻性。但足，在該方法中，如圖4所示，對(duì)于由抗蝕劑膜厚在溝 道端部薄、在屮央部變厚引起的不便(圖5 (a) (c))，起到相反的效 果，不能提高抗蝕劑膜厚的均勻性。進(jìn)一步地，由于在形成源電極、漏電 極的全遮光部51上切入切口，所以作為決定晶體管特性的重要因素的最 終形成的溝道長(zhǎng)度產(chǎn)生偏差。全遮光部的形狀是抗蝕劑照原樣構(gòu)成以原來(lái) 的膜厚殘留的部分的形狀，并且是由于構(gòu)成源電極、漏電極的形狀。因此， 晶體管的特性產(chǎn)生偏差，從而可能導(dǎo)致顯示誤差，這是不好的。
此外，在專利文獻(xiàn)2 (JP特開2002 — 55364號(hào)公報(bào))中，作為由在配 置灰色調(diào)圖案的溝道部端部上的抗蝕劑膜厚變薄而引起的終端彎曲的應(yīng) 對(duì)方案，如圖7所示，提出在由全遮光部61夾著的灰色調(diào)部上，在溝道 部的微細(xì)圖案61a的l:下方配置微細(xì)圖案61b的結(jié)構(gòu)。但是，在該方法中， 使半導(dǎo)體記的尺寸不必要地變大，導(dǎo)致數(shù)值孔徑降低等不便，這是不好的。 此外，作為終端彎曲的應(yīng)對(duì)方案，如圖2所示，對(duì)應(yīng)地使微細(xì)圖案21a的 兩端部構(gòu)成由遮光膜圖案21伸出的狀態(tài)也是可以的，不用期待很大的效 果。
此外，在專利文獻(xiàn)3 (JP特開2002—268200號(hào)公報(bào))中，涉及以減小抗蝕劑的錐度角為目的而形成的灰色調(diào)用(微細(xì))圖案，它具有多個(gè)微 細(xì)圖案，使外側(cè)的幾個(gè)圖案較寬，使中央的幾個(gè)較細(xì)。此外，為了提高半 膜厚的均勻性，多次涂布抗蝕劑膜，導(dǎo)致步驟數(shù)量增加，這是不好的。
另一方面，在專利文獻(xiàn)4 (JP特開2000 — 066371號(hào)公報(bào))中，為了 防止形成的抗蝕劑圖案的形狀歪曲，朝向透光部圖案的中央部使其寬度變 窄。但是，這是通過(guò)預(yù)先補(bǔ)正由抗蝕劑膜的膨脹收縮導(dǎo)致的變形量，而獲 得設(shè)計(jì)的矩形抗蝕劑圖案，與采用曝光臨界分辨率以下的微細(xì)圖案，得到 中間膜厚的抗蝕劑圖案的灰色調(diào)掩模的目的、方法和效果不同。在專利文
獻(xiàn)4中，為r在整個(gè)膜厚上形成的平面方向的接觸孔的矩形化而補(bǔ)正變形，
不能消除半膜厚的抗蝕劑的膜厚變化。 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1 JP特開2002—057338號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 JP特開2002 — 055364號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 JP特開2002—268200號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 JP特開2000 — 0066371號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這些問(wèn)題提出了本發(fā)明，其目的是提供一種曝光用掩模、使用該 曝光用掩模的TFT基板的制造方法、具有由該方法制造的TFT基板的、 顯示良好的液晶顯示裝置，其中，該曝光用掩?？梢蕴岣甙肽ず癫糠值目?蝕劑膜厚的均勻性，降低由短路或斷線導(dǎo)致的顯示不良，從而提高制造成 品率。
解決上述問(wèn)題中的至少一個(gè)的本發(fā)明涉及一種曝光用掩模，該曝光用 掩模在透光性的基板上形成遮光圖案，在該曝光用掩模中，在該遮光圖案 的至少一部分上，具有形成了由曝光機(jī)的臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱 長(zhǎng)的縫隙狀透過(guò)圖案夾著的所述臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的遮 光圖案的灰色調(diào)區(qū)域，所述灰色調(diào)區(qū)域的遮光率從所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的 長(zhǎng)邊方向端部朝向41央部逐漸減小。
如圖8 (a)所小，在曝光掩模上，當(dāng)設(shè)配置在溝道部上的灰色調(diào)圖案 的縫隙狀透過(guò)圖案的寬度為W，所述縱長(zhǎng)的遮光圖案(下面稱為遮光微細(xì)圖案)的寬度為B時(shí)，遮光率S由[B/(W+B+W)]xl00(。/。)定義。所述灰色 調(diào)區(qū)域的遮光率從所述遮光微細(xì)圖案的長(zhǎng)邊方向端部朝向中央部逐漸減 小時(shí)，例如如圖8(b)所示，意味著從兩端部朝向中央部呈直線狀減小(線 段A)、呈曲線狀減小(線段B)、或者呈階梯狀減小(線段C)，并且意味 著一旦減小的遮光率不會(huì)增加。Se表示端部的遮光率，Sc表示中央部的遮 光率，兩者的比值S1;/Sc (下面稱為遮光率比)變得比1大。相對(duì)于使遮 光率朝向中央部減小，優(yōu)選地使縫隙狀透過(guò)圖案的比率在中央部變大。艮卩， 由縫隙狀透過(guò)圖案夾著的遮光微細(xì)圖案可以構(gòu)成為使與長(zhǎng)邊方向正交的 寬度從遮光微細(xì)圖案長(zhǎng)邊的兩端部朝向該長(zhǎng)邊的中央部，呈直線狀或曲線 狀地逐漸變窄的圖案，或者可以構(gòu)成為具有以所述長(zhǎng)邊的中央部為中心使 與長(zhǎng)邊方向正交的寬度由兩端部狹窄至規(guī)定寬度的第一區(qū)域的圖案。進(jìn)一 步地，能夠?qū)⑽挥诨疑{(diào)區(qū)域的兩側(cè)的遮光圖案中的與所述遮光微細(xì)圖案 的長(zhǎng)邊方向側(cè)面相對(duì)的中央部設(shè)為由兩端部向從所述遮光微細(xì)圖案遠(yuǎn)離 的方向凹入的圖案。此外，為了滿足所述遮光率，也可以將遮光微細(xì)圖案 的長(zhǎng)邊方向中央部開口，以設(shè)置第二透過(guò)圖案。
特別地，上述曝光用掩模是薄膜晶體管基板制造用的曝光掩模，所述 灰色調(diào)區(qū)域與薄膜品體管的溝道區(qū)域相對(duì)應(yīng)，所述遮光微細(xì)圖案的長(zhǎng)邊方 向是所述薄膜晶體鈐的溝道寬度方向。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種薄膜晶體管基板的制造方 法，其具有
在基板上依次成膜半導(dǎo)體層和布線材料層的步驟；
在所述布線材料t形成抗蝕劑膜，在所述抗蝕劑膜上采用灰色調(diào)掩模 整體形成構(gòu)成源極、漏極布線圖案的全膜厚圖案，和構(gòu)成活性區(qū)域的島 圖案的半膜厚圖案的步驟；
將形成所述圖案的抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻布線材料層和半導(dǎo)體層的 步驟；
減小所述抗蝕劑膜的膜厚，去除半膜厚圖案部的抗蝕劑，露出該半膜
厚圖案部的布線材料層的步驟；以及
將殘留的抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻布線材料層，露出構(gòu)成活性區(qū)域的 島的半導(dǎo)體iS的步驟，其中，采用上述掩模作為所述灰色調(diào)掩模。
所述基板是具有包含柵電極的柵極布線層、和在該柵極布線層上形成 的柵極絕緣膜的基板。此外，由所述方法形成的薄膜晶體管可以作為液晶 顯示裝置的像素晶體管和周邊部的保護(hù)晶體管中的至少一個(gè)。
進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，提供具有由上述制造方法制 造的薄膜晶體管基板的液晶顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使在曝光掩模中的灰色調(diào)區(qū)域的遮光率在微細(xì)遮光 圖案的長(zhǎng)邊方向端部比中央部大，從而可以提高基板內(nèi)的抗蝕劑半膜厚均 勻性，降低顯不不良，并提高制造成品率。


圖1是說(shuō)明木發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的平面圖。 圖2是說(shuō)明現(xiàn)冇的灰色調(diào)掩模的平面圖(a)和部分放大平面圖(b)。 圖3A是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖3B是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖3C是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖3D是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖3E是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖3F是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。 圖3G是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖3H是說(shuō)明本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的TFT基板的制造步驟的步驟截面圖。
圖4是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題的圖，(a)是溝道部附近的抗蝕劑掩模的 平面圖，(b)是(a)的B—B，截面圖，(c)是(a)的C—C'截面圖，(d)是(a)的D—D'截面圖。
圖5是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題的平面圖。 圖6是說(shuō)明在專利文獻(xiàn)1中公開的灰色調(diào)掩模的平面圖。 圖7是說(shuō)明在專利文獻(xiàn)2中公開的灰色調(diào)掩模的平面圖。 圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的遮光率的圖。 圖9是示例根據(jù)本發(fā)明的灰色調(diào)掩模的微細(xì)圖案的形狀的平面圖。 圖10是說(shuō)明采用本發(fā)明的掩模進(jìn)行曝光-顯影之后的抗蝕劑掩模的形 狀的圖，(a)是溝道部附近的抗蝕劑掩模的平面圖，(b)是(a)的E—E' 截面圖，(c)是(a)的F — F，截面圖，(d)是(a)的G—G，截面圖。 圖11是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的部分平面圖。 圖12是說(shuō)明本發(fā)明的效果的圖，(a)是說(shuō)明遮光率的計(jì)算方法的圖， (b)是說(shuō)明構(gòu)成問(wèn)題的抗蝕劑端部的頸縮量的圖。 圖13是說(shuō)明遮光率比和頸縮量的關(guān)系的圖。
符號(hào)說(shuō)明
1 柵極布線 la 柵電極
2 漏極布線 2a 漏電極 2b 源電極
3 島部
4 源極接觸部
5 像素電極
11 柵電極
12 柵極絕緣膜(SiNx)
13 半導(dǎo)體/i (a-Si)
14 歐姆接觸層(n+a-Si)
15 金屬層
16 第一抗蝕劑掩模 16a 未曝光區(qū)域16b全曝光區(qū)域
16c半曝光區(qū)域(半膜厚部)
16,第二抗蝕劑掩模
17灰色調(diào)掩模
17a透光性基板
17b遮光膜圖案
18鈍化SiNx膜
19源極接觸孔
20像素電極
81遮光膜圖案(全光線遮光部)
81a微細(xì)圖案
82縫隙(光透過(guò)部)
具體實(shí)施例方式
下面，參考示例的實(shí)施方式詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于 這些實(shí)施方式。 (實(shí)施方式1)
首先，在透明玻璃基板上，通過(guò)濺射法成膜例如Cr、 Mo、 Al和它們 的合金等的金屬，在第一次的光刻步驟中形成柵極布線l、柵電極la、和 柵極端子(未圖示)(圖1 (a))。接下來(lái)，如圖3A的截面圖所示，在柵 電極11上分別通過(guò)CVD法、濺射法層疊成膜構(gòu)成柵極絕緣膜的SiNx 膜12、構(gòu)成半導(dǎo)體層的a-Si層13、構(gòu)成歐姆接觸層的n+a-Si層14，例如 Cr、 Mo、 Al和它們的合金等的金屬層15。接下來(lái)，在采用灰色調(diào)掩模的 第二次光刻步驟中，依次形成源電極、漏電極、漏極布線、漏極端子(未 圖示)和島。
進(jìn)一歩詳細(xì)地說(shuō)明該第二次的光刻步驟。在第二次的光刻步驟中，采 用灰色調(diào)掩模。在此使用的灰色調(diào)掩模中，在源電極、漏電極之間即相當(dāng) 于溝道區(qū)域的部分屮配置灰色調(diào)圖案。如圖8 (a)所示，位于遮光微細(xì)圖 案81a的兩側(cè)上的縫隙狀透過(guò)圖案82的寬度(W)，在形成的溝道長(zhǎng)度為 6nm，且曝光裝置的分辨率界限是3.5 4.0(Lim左右時(shí)，期望大致為1.0 1.6pm左右。遮光微細(xì)圖案81a的形狀，在本例中，配置為端部比中央部 粗的圖案。該遮光微細(xì)圖案81a的尺寸期望是，在中央的頸縮部的寬度(Bc) 為1.0 1.2pm左右，兩端的較寬部的寬度(B)為1.2 1.6pm左右。在該 例中，例如在端部上的縫隙狀透過(guò)圖案的寬度W為1.4)Lim，遮光微細(xì)圖案 的寬度B為1.4jim時(shí)，在端部上的遮光率SE為大約33%。在中央部上的 遮光微細(xì)圖案的寬度Bc為l.Opm時(shí)，中央部上的縫隙狀透過(guò)圖案的寬度 Wc為1.6jim，中央部上的遮光率Sc為大約24%。此外，遮光率比SE/SC 為大約1.4。
在灰色調(diào)區(qū)域上的圖案形狀具體地可以構(gòu)成為圖9 (a) (i)中的 任何一種或與之類似的形狀。在圖9 (a)和(b)中，其寬度從遮光微細(xì) 圖案的長(zhǎng)邊部的兩端部朝向中央逐漸變窄，從而其寬度在該圖(a)中以 直線方式，在該圖(b)中以具有規(guī)定的曲率R的曲線(圓弧狀)方式變 窄。在圖9 (c)和(d)中，設(shè)置使中央部附近的寬度變窄為規(guī)定的寬度 的第一區(qū)域a，如圖9 (a)和(b)從兩端部朝向第一區(qū)域a以直線或曲 線方式變窄。在圖9 (e)中，示出設(shè)置具有從兩端部距離一定寬度的第二 區(qū)域(3、和變窄為規(guī)定寬度的第一區(qū)域a的遮光微細(xì)圖案的例子。進(jìn)一步 地，在圖9 (f)中，示出在如圖9 (e)所示的第一區(qū)域oc和第二區(qū)域卩 之間，設(shè)置具有如圖9 (a)和(b)所示的寬度逐漸變窄的第三區(qū)域y的 遮光微細(xì)圖案的例子。在圖9 (g)中，示出在遮光微細(xì)圖案中央部開孔而 配置第二透過(guò)圖案TP的例子。在上述例子中，任何一個(gè)都相對(duì)于遮光微 細(xì)圖案的長(zhǎng)邊方向的中心軸軸對(duì)稱地形成遮光微細(xì)圖案，但不限于此，也 可以如圖9 (h)那樣左右非對(duì)稱地形成。當(dāng)然，也可以構(gòu)成為將長(zhǎng)邊的兩 側(cè)非對(duì)稱地凹入的結(jié)構(gòu)。此外，如圖9 (i)，也可以通過(guò)使灰色調(diào)區(qū)域兩 側(cè)的全遮光部的遮光圖案(源電極、漏電極圖案)凹入，從而使溝道部中 央部的縫隙狀透過(guò)圖案相對(duì)于遮光微細(xì)圖案的比率比端部更大。并且，如 圖9 (i)，在使源電極、漏電極圖案?jìng)?cè)凹入時(shí)，為了抑制作為決定晶體管 特性的重要因素的最終形成的溝道長(zhǎng)度產(chǎn)生偏差，優(yōu)選使從兩端部朝向中 央部緩緩地以直線狀或曲線狀凹入。此外，遮光微細(xì)圖案的兩端部構(gòu)成為 從構(gòu)成布線層圖案的全遮光部的遮光圖案伸出的狀態(tài)，從而可以進(jìn)一步地 防止由于來(lái)自全透過(guò)部的光的返轉(zhuǎn)，由在溝道部端部上的抗蝕劑膜厚變薄而引起的終端彎曲。優(yōu)選地，遮光微細(xì)圖案兩端部的伸出量分別為0.1
0.5|im左右。
這樣的掩模，在石英玻璃等透光性基板上沉積諸如Cr等金屬膜的遮 光性材料，通過(guò)公知的方法，例如通過(guò)電子束曝光裝置形成期望的圖案。
采用這樣的掩模，在基板上涂布抗蝕劑后進(jìn)行曝光、顯影時(shí)，在構(gòu)成 源電極、漏電極、漏極布線和漏極端子的部分上，抗蝕劑仍然殘留初始的 膜厚，在構(gòu)成Tr的溝道的部分上均勻性良好地殘留半膜厚的抗蝕劑，在 除此以外的部分上抗蝕劑被去除。此時(shí)的溝道部附近的平面圖是圖10(a)， E — E，、 F—F，、 G — G，的截面形狀分別是圖10 (b)、 (c)、 (d)。溝道寬 度方向的抗蝕劑膜厚截面的E—E'截面如圖所示，抗蝕劑膜厚從中央部分 直到端部幾乎都是均勻的。此外，在溝道長(zhǎng)邊方向上的抗蝕劑截面中，將 溝道部端部的F—F，截面和中央部的G—G，截面相比較時(shí)，兩者都構(gòu)成幾 乎相同的形狀。
在此，檢驗(yàn)本實(shí)施方式的效果。圖12 (a)是說(shuō)明遮光率和遮光率比 的定義的曝光掩模的圖。圖12 (a)是由圖9 (i)說(shuō)明的灰色調(diào)圖案，其 中，遮光微細(xì)圖案的寬度B是恒定的，溝道部端部的遮光率SE由 [B/(WE+B+WK)]xl00(%)表示，溝道部中央部的遮光率Sc由 [B/(Wc+B+Wc)]xlOO(。/。)表示。圖12 (b)是說(shuō)明頸縮量的定義的抗蝕劑圖
案的圖。由圖中箭頭指示的、由全膜厚圖案PA夾著的半膜厚圖案PH從圖
案邊緣后退的部分的長(zhǎng)度L就是頸縮量。圖13是示出遮光率比(SE/SC) 和頸縮量(L)的關(guān)系的圖表。如圖所示，遮光率比1.00時(shí)頸縮量為100 的相對(duì)值。在灰色調(diào)部上配置最佳遮光率的圖案的掩模中，在以最佳曝光 量，即全遮光部采用以如設(shè)計(jì)值的線寬圖案化的曝光量曝光的情況下，在 灰色調(diào)部上，在全部區(qū)域即從長(zhǎng)邊方向的端部直到中央部的全部區(qū)域上， 得到期望膜厚的半色調(diào)抗蝕劑圖案。遮光率比越大，即根據(jù)本實(shí)施方式的 灰色調(diào)圖案的溝道部中央部相比于溝道部端部，縫隙狀透過(guò)圖案相對(duì)于遮 光圖案的比率越高，則頸縮量越小。優(yōu)選地，遮光率比為1.1以上，更優(yōu) 選地為1.2以上。并且，由于縫隙狀透過(guò)圖案和遮光微細(xì)圖案的寬度尺寸 中任何--個(gè)都在曝光機(jī)的分辨率界限以下，且遮光微細(xì)圖案的最小寬度尺 寸由制造方法限定，所以自然限定遮光率比的上限。結(jié)果，提高了半膜厚圖案的均勻性，通過(guò)溝道區(qū)域形成十分充足的半膜厚圖案，并提高了制造 成品率。
接下來(lái)，如圖3B所示，將具有半膜厚的第一抗蝕劑圖案16作為掩模， 進(jìn)行金屬層15的蝕刻、n+a-Si層14和a-Si層13的蝕刻，形成構(gòu)成源電極、 漏電極、漏極布線和漏極端子的疊層結(jié)構(gòu)(13，、 14，、 15')(圖3C)。接 下來(lái)，進(jìn)行02灰化，去除溝道部的半膜厚抗蝕劑，形成第二抗蝕劑圖案 16'(圖3D)。接下來(lái)，進(jìn)行第二次的金屬層15'的蝕刻，除去通過(guò)去除半 膜厚部分的抗蝕劑而露出的金屬，進(jìn)一步地，蝕刻n+a-Si層14'，進(jìn)行溝 道部的加工(圖3E)。最后，剝離抗蝕劑，完成第二次的光刻步驟。
進(jìn)一步地，由CVD法成膜鈍化SiNx膜18 (圖3F)，在第三次的光刻 步驟中形成柵極、漏極端子部的開口 (未圖示)、和源電極上的接觸孔(4， 19)(圖1 (c)和圖3G)。接下來(lái)，由濺射法成膜ITO，在第四次的光刻 步驟中形成像素電極(5， 20)，從而完成陣列基板(圖l (d)和圖3H)。 (實(shí)施方式2)
液晶顯示裝置通過(guò)在形成多個(gè)像素電極的有源矩陣基板101和形成對(duì) 置電極的對(duì)置基板102之間夾持液晶層而構(gòu)成。如圖11所示，在該有源 矩陣基板101上，多個(gè)掃描線103 (Gl至G9、...)和多個(gè)數(shù)據(jù)線104 (Dl 至D9、...)相互交叉配置，在由多個(gè)掃描線103和多個(gè)數(shù)據(jù)線104包圍 的區(qū)域中排列多個(gè)像素電極105。掃描線103和數(shù)據(jù)線104通過(guò)如在實(shí)施 方式1中不出的像素Tr連接到像素電極105。
進(jìn)一歩地，在有源矩陣基板101的周邊區(qū)域P上，配置用于以COG 形式或COF形式安裝的驅(qū)動(dòng)用IC的布線圖案。該布線圖案是用于驅(qū)動(dòng)用 IC的控制用信號(hào)布線和/或電源布線。布線圖案包含多個(gè)布線108a和108b。 進(jìn)一步地，在區(qū)域P上，配置向?qū)χ没?02的對(duì)置電極提供共同電位的 轉(zhuǎn)接墊(transferpad) 106。進(jìn)一步地，配置連接到轉(zhuǎn)接墊106上的公共布 線107。多個(gè)布線108a、布線108b和公共布線107相互平行地配置。進(jìn) 一步地，多個(gè)布線108a和公共布線107之間連接作為靜電保護(hù)裝置的一 個(gè)例子的保護(hù)Tr。該保護(hù)Tr構(gòu)成為公共連接在柵極'源極之間，分別沿正 向和反向連接。保護(hù)Tr的詳細(xì)情況可以例如參考JP特開2006 — 308803 號(hào)公報(bào)。區(qū)域P的保護(hù)Tr也可以與在實(shí)施方式l中示出的像素Tr相同地形成， 但其有效的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度與像素Tr多有不同。采用本發(fā)明的具有 微細(xì)圖案的掩模，僅對(duì)于形成的抗蝕劑的半膜厚均勻性不好的區(qū)域(例如 區(qū)域P的保護(hù)Tr區(qū)域等)，配置構(gòu)成本發(fā)明的灰色調(diào)圖案部，而在其他部 分(例如像素Tr區(qū)域)中也可以配置現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的灰色調(diào)圖案部。當(dāng)然， 保護(hù)Tr和像素Tr兩個(gè)的形成都可以采用配置了構(gòu)成本發(fā)明的灰色調(diào)圖案 部的掩模。
當(dāng)然，在保護(hù)Tr區(qū)域不形成如圖3H中示出的像素電極20。
工業(yè)上的可用性
雖然在以上的說(shuō)明中舉例說(shuō)明了液晶顯示裝置的TFT基板制造，但是 不限于此，它可以用F要求半膜厚部分的均勻性的應(yīng)用領(lǐng)域。
此外，雖然在上述說(shuō)明中，以在縫隙狀透過(guò)圖案之間夾著一個(gè)遮光微 細(xì)圖案的形式進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以包含多個(gè)遮光微細(xì)圖案。
權(quán)利要求
1、一種曝光用掩模，在透光性的基板上形成遮光圖案，且在該遮光圖案的至少一部分上，具有形成了由曝光機(jī)的臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的縫隙狀透過(guò)圖案夾著的所述臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的遮光圖案的灰色調(diào)區(qū)域，在該曝光用掩模中，所述灰色調(diào)區(qū)域的遮光率從所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向端部朝向中央部逐漸減小。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光用掩模，其特征在于，在所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊的中央部，與長(zhǎng)邊方向正交的寬度比該 長(zhǎng)邊的兩端部窄。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光用掩模，其特征在于， 所述縱長(zhǎng)的遮光圖案是與長(zhǎng)邊方向正交的寬度從其長(zhǎng)邊的兩端部朝向該長(zhǎng)邊的中央部逐漸變窄的圖案，并且左右對(duì)稱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光用掩模，其特征在于， 由所述縫隙狀透過(guò)圖案夾著的縱長(zhǎng)的遮光圖案是與長(zhǎng)邊方向正交的寬度從其長(zhǎng)邊的兩端部朝向該長(zhǎng)邊的中央部逐漸變窄的圖案，并且左右不 對(duì)稱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光用掩模，其特征在于， 是位于所述灰色調(diào)區(qū)域兩側(cè)的遮光圖案中與所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向側(cè)面相對(duì)的中央部由兩端部向從所述縱長(zhǎng)的遮光圖案遠(yuǎn)離的方 向凹入的圖案。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光用掩模，其特征在于， 在所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向的中央部設(shè)置透過(guò)圖案。
7、 一種薄膜晶休管基板的制造方法，具有 在基板上依次成膜半導(dǎo)體層和布線材料層的步驟； 在所述布線材料上形成抗蝕劑膜，在所述抗蝕劑膜上采用灰色調(diào)掩模整體形成構(gòu)成源極、漏極布線圖案的全膜厚圖案，和構(gòu)成活性區(qū)域的島圖 案的半膜厚圖案的步驟-，將形成所述圖案的抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻布線材料層和半導(dǎo)體層的 步驟；減小所述抗蝕劑膜的膜厚，去除半膜厚圖案部的抗蝕劑，露出該半膜 厚圖案部的布線材料層的步驟；以及將殘留的抗蝕劑膜作為掩模，蝕刻布線材料層，露出構(gòu)成活性區(qū)域的 島的半導(dǎo)體層的步驟， 其特征在于，采用在透光性的基板上形成遮光圖案的曝光用掩模作為所述灰色調(diào) 掩模，在該遮光圖案的至少一部分上，該曝光用掩模具有形成了由曝光機(jī) 的臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的縫隙狀透過(guò)圖案夾著的所述臨界 分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的遮光圖案的灰色調(diào)區(qū)域，在該曝光用掩模 中，所述灰色調(diào)區(qū)域的遮光率從所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向端部朝向中央部逐漸減小。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于， 所述基板是具有包含柵電極的柵極布線層和在該柵極布線層上形成的柵極絕緣膜的基板。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于， 所述灰色調(diào)掩模在縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊的中央部，與長(zhǎng)邊方向正交 的寬度比該長(zhǎng)邊的兩端部窄。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于， 所述縱長(zhǎng)的遮光圖案是與長(zhǎng)邊方向正交的寬度從其長(zhǎng)邊的兩端部朝向該長(zhǎng)邊的中央部逐漸變窄的圖案，并且左右對(duì)稱。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于， 由所述縫隙狀透過(guò)圖案夾著的縱長(zhǎng)的遮光圖案是與長(zhǎng)邊方向正交的寬度從其長(zhǎng)邊的兩端部朝向該長(zhǎng)邊的中央部逐漸變窄的圖案，并且左右不 對(duì)稱。
12、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于， 所述灰色調(diào)掩模是位于所述灰色調(diào)區(qū)域的兩側(cè)的遮光圖案中與所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向側(cè)面相對(duì)的中央部由兩端部向從所述縱長(zhǎng)的 遮光圖案遠(yuǎn)離的方向凹入的圖案。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管基板的制造方法，其特征在于， 所述灰色調(diào)掩模在所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向的中央部設(shè)置透過(guò)圖案。
14、 一種液晶顯示裝置，其具有由權(quán)利要求7 13中任一項(xiàng)所述的制 造方法制造的薄膜晶體管基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種曝光用掩模、使用該曝光用掩模的薄膜晶體管基板的制造方法、和由該方法制造的顯示良好的液晶顯示裝置，其中，該曝光用掩?？梢蕴岣甙肽ず癫糠值目刮g劑膜厚的均勻性，降低顯示不良，并提高制造成品率。在該曝光用掩模中，在透光性的基板上形成遮光圖案，在該遮光圖案的至少一部分上，該曝光用掩模具有形成了由曝光機(jī)的臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的縫隙狀透過(guò)圖案夾著的所述臨界分辨率以下的寬度尺寸的縱長(zhǎng)的遮光圖案的灰色調(diào)區(qū)域，所述灰色調(diào)區(qū)域的遮光率從所述縱長(zhǎng)的遮光圖案的長(zhǎng)邊方向端部朝向中央部逐漸減小。
文檔編號(hào)G03F1/68GK101620374SQ20091016693
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者櫻井洋 申請(qǐng)人:Nec液晶技術(shù)株式會(huì)社