TWI554823B

TWI554823B - 多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法

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Publication number: TWI554823B
Application number: TW100118171A
Authority: TW
Inventors: 長島獎
Original assignee: Ｈｏｙａ股份有限公司
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2016-10-21
Also published as: JP2012008545A; KR20110128752A; KR101295479B1; TW201215998A; CN102262353A; CN102262353B

Description

多調式光罩之製造方法及圖案轉印方法

本發明係關於一種用於例如液晶顯示裝置等平板顯示器(Flat Panel Display，以下稱FPD)等之製造中的多調式光罩之製造方法、及使用上述多調式光罩之圖案轉印方法。

例如FPD用之薄膜電晶體(Thin Film Transistor，以下稱TFT)基板係使用於透明基板上形成有包含遮光部及透光部之轉印圖案之光罩，經過例如5次~6次之光微影步驟而製造。近年來，為削減光微影步驟數，而開始使用於透明基板上形成有包含遮光部、半透光部、及透光部之轉印圖案之多調式光罩。

於上述多調式光罩中，例如，遮光部係於透明基板上將半透光膜與遮光膜依該順序形成而成，半透光部係將半透光膜形成於透明基板上而成，透光部可設為透明基板露出而成者。又，此處，所謂「依該順序」為只要不妨礙蝕刻者即可，亦可於膜間插入有其他膜。如此之多調式光罩因必需對半透光膜與遮光膜分別實施特定之圖案化，故藉由描繪及顯影每項至少進行2次而製造。具體而言，例如，首先，準備將半透光膜、遮光膜、及第1抗蝕膜於透明基板上依該順序積層而成之空白光罩。然後，對第1抗蝕膜實施第一次之描繪及顯影，形成覆蓋遮光部之形成區域及半透光部之形成區域之第1抗蝕圖案，將第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻遮光膜及半透光膜。其次，除去第1抗蝕圖案而形成第2抗蝕膜，對第2抗蝕膜實施第二次之描繪及顯影從而形成覆蓋遮光部之形成區域之第2抗蝕圖案。進而將第2抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻遮光膜，並除去第2抗蝕圖案。

然而，用於例如FPD用之TFT基板之製造等中之光罩與半導體製造用之光罩相比為大型，例如一邊為500 mm以上之方形，甚至1邊為超過1000 mm之方形者最近也不少，故描繪需要較長時間。另一方面，欲提高如此之FPD製品之生產效率且降低價格之要求亦強烈。

因此，發明者著眼於對於描繪及顯影每項至少進行2次之上述方法提高生產率之要求。又，上述方法中，因於第1次之描繪與第2次之描繪之間進行顯影、圖案化(蝕刻)步驟，故必需將自描繪機卸下且藉由上述步驟而處理之光罩中間體再次安裝於描繪機。於如此之情形時，為消除第1次與第2次所描繪之圖案間之偏移而進行描繪，雖讀取藉由描繪機而形成於遮罩上之對準標記，並以該對準標記位置為基準實施利用描繪機之適當之修正並進行描繪(稱為對準描繪)，但即便如此亦難以完全防止位置偏移。於如此之對準描繪時所產生之位置偏移例如根據本發明者之研究有時會產生0.1 μm~0.5 μm左右，於該情形時，轉印圖案之形成精度下降。例如，當欲利用如此之多調式光罩製作液晶顯示裝置用之TFT時，作為設計值本來具有相同之線寬之遮光圖案變為起因於上述位置偏移而不同之線寬，且於面內，相當於所產生之上述位置偏移量，而沿線寬產生分佈。

進而，根據本發明者之見解，形成根據位置不同而抗蝕殘膜值不同之抗蝕圖案，且藉由利用該抗蝕圖案之減膜可削減描繪及顯影之次數。具體而言，首先，準備將半透光膜、遮光膜、及第1抗蝕膜於透明基板上依該順序積層而成之空白光罩。然後，對第1抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋遮光部之形成區域及半透光部之形成區域、且半透光部之形成區域中之抗蝕膜之厚度較遮光部之形成區域中之抗蝕膜之厚度薄之第1抗蝕圖案。將該第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻遮光膜及半透光膜。其次，將第1抗蝕圖案減膜並除去半透光部之形成區域中之第1抗蝕圖案，藉此，使遮光膜露出，形成覆蓋遮光部之形成區域之第2抗蝕圖案。進而將第2抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻遮光膜，其後除去第2抗蝕圖案。若使用如此之方法，則於製造包含透光部、半透光部、遮光部之(即3調式之)多調式光罩時，僅進行1次描繪步驟即可。

然而，將其應用於現實之生產步驟中，還存在幾處困難。其一係關於對大型空白光罩之描繪步驟中，根據位置不同而使曝光量發生變化之技術。光罩用之描繪曝光裝置一般而言無需描繪包含中間色之圖案，因此雖進行用以描繪之光束掃描，但使曝光量發生變化並不容易。

作為針對上述之解決方法，有以下者。日本專利特開2002-189280號公報(專利文獻1)中，記載有對於空白光罩，以相對於形成透光部之部分抗蝕劑完全被感光之曝光量，或以比相對於形成半透光部之部分抗蝕劑完全被感光之曝光量少之曝光量對抗蝕膜進行曝光之步驟。又，日本專利特開2005-024730號公報(專利文獻2)中，記載有對於形成半透光部之部分，包含使用電子束描繪機或雷射描繪機，並利用上述描繪機之解像極限以下之圖案之描繪資料而進行描繪之抗蝕膜曝光步驟。

然而，根據本發明者之研究，不僅進行描繪步驟，而且進行藉由描繪、顯影所形成之抗蝕圖案之減膜之步驟中亦存在困難，且發現存在技術性課題。例如，將抗蝕膜減膜之步驟中，必需對空白光罩之形成有抗蝕膜之整個面內進行均一之減膜。若根據面內位置不同而產生不均一之減膜，則抗蝕劑之殘膜量變得不均一，且藉由後續步驟之蝕刻而形成之遮光部、或半透光部之線寬相對於設計值發生變動。第一，因大型光罩為大面積，故不易維持面內之減膜之均一性。即關鍵是將與減膜相關之反應物質面內均一地進行供給。作為阻礙減膜之面內均一性之另一因素，可列舉影響減膜之面內均一性之抗蝕劑之減膜量依存於轉印用圖案之形狀。具體而言，大多情況下在欲獲得之轉印用圖案中，根據作為最終製品之裝置，有遮光部與半透光部之疏密之分佈，或遮光部與半透光部之面積比率中有分佈。於該情形時，例如，存在第1抗蝕圖案之稀疏之區域(每單位面積之開口面積之比例較大之區域)中減膜速度相對增大，第1抗蝕圖案之密集之區域(每單位面積之開口面積之比例較小之區域)中減膜速度相對減少之情形。其結果，存在正確地進行利用減膜之形狀控制變得困難，且轉印圖案之形成精度下降之情形。特別是，因FPD用光罩中抗蝕圖案之疏密差相對較大，故有容易出現減膜速度之不均一性之傾向。

因此，本發明之目的在於藉由利用抗蝕圖案之減膜而削減描繪及顯影之次數，並且提高抗蝕圖案之減膜速度之面內均一性且提高轉印圖案之形成精度。

本發明之第1態樣係一種多調式光罩之製造方法，其係於透明基板上形成包含遮光部、半透光部、及透光部之轉印圖案者，且包含：準備將半透光膜、遮光膜、及抗蝕膜於上述透明基板上依該順序積層而成之空白光罩之步驟；對上述抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋上述遮光部之形成區域及上述半透光部之形成區域、且上述半透光部之形成區域中之上述抗蝕膜之厚度較上述遮光部之形成區域中之上述抗蝕膜之厚度薄之第1抗蝕圖案之步驟；將上述第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻上述遮光膜及上述半透光膜，從而使上述透明基板之一部分露出之第1蝕刻步驟；將臭氧供給至上述第1抗蝕圖案並將上述第1抗蝕圖案減膜，從而使上述半透光部之形成區域中之上述遮光膜露出，並形成覆蓋上述遮光部之形成區域之第2抗蝕圖案之步驟；將上述第2抗蝕作為遮罩而蝕刻上述遮光膜，從而使上述半透光膜之一部分露出之第2蝕刻步驟；及除去上述第2抗蝕圖案之步驟。

本發明之第2態樣係如第1態樣中記載之多調式光罩之製造方法，其中於形成上述第2抗蝕圖案之步驟中，將臭氧水供給至上述第1抗蝕圖案。

本發明之第3態樣係如第1態樣中記載之多調式光罩之製造方法，其中於形成上述第2抗蝕圖案之步驟中，將臭氧氣體供給至上述第1抗蝕圖案。

本發明之第4態樣係如第1態樣或第3態樣中記載之多調式光罩之製造方法，其中於形成上述第2抗蝕圖案之步驟中，使上述臭氧於上述第1抗蝕圖案之表面附近產生。

本發明之第5態樣係如第1態樣、第3態樣、或第4態樣中任一項所記載之多調式光罩之製造方法，其中於形成上述第2抗蝕圖案之步驟中，於氧或臭氧存在之環境氣體中，對上述第1抗蝕圖案進行光照射。

本發明之第6態樣係一種圖案轉印方法，其包含下述步驟：經由根據如第1態樣至第5態樣中任一項所記載之製造方法製造之多調式光罩，對形成於被轉印體上之被轉印抗蝕膜照射上述曝光光，藉此於上述被轉印抗蝕膜上轉印上述轉印圖案。

根據本發明，可藉由利用抗蝕圖案之減膜而削減描繪及顯影之次數，並且提高抗蝕圖案之減膜速度之面內均一性且提高轉印圖案之形成精度。

如上所述，多調式光罩之製法方法中，例如，為實現3調式(透光部、遮光部、半透光部)，必需對透明基板上形成的2層膜實施圖案化，且必需於先前之製造方法中進行至少2次之描繪及顯影步驟。進而，於4調式以上之多調式光罩中必需進行至少2次、或更多次數之描繪、顯影步驟。因而，期待生產效率、製造成本之改良。進而，由於複數次之描繪之圖案之相互之位置偏移而引起轉印圖案之形成精度之下降。因此，本發明者為解決上述課題而致力於描繪及顯影步驟之次數之削減。

首先，如圖5(a)所例示般，準備將半透光膜101'、遮光膜102'依該順序形成於透明基板100'上、且於最上層形成有抗蝕膜103'而成之空白光罩10b'。然後，如圖5(b)之103p'中以實線所例示般，對空白光罩10b'所具有之抗蝕膜103'實施曝光、顯影，從而形成具有例如2段階之厚度之第1抗蝕圖案103p'。其能夠藉由以相對於形成透光部之部分抗蝕劑完全被感光之曝光量、或以較相對於形成半透光部之部分抗蝕劑完全被感光之曝光量少之曝光量，將抗蝕膜曝光而進行。其結果，圖5(b)所示之第1抗蝕圖案103p'形成為覆蓋遮光部110'之形成區域及半透光部115'之形成區域，且半透光部115'之形成區域中之抗蝕膜103'之厚度較遮光部110'之形成區域中之抗蝕膜103'之厚度薄。又，所謂遮光部110'及半透光部115'之形成區域，係指在欲獲得之多調式光罩中，欲形成遮光部110'及半透光部115'之區域。

然後，將第1抗蝕圖案103p'作為遮罩而蝕刻遮光膜102'及半透光膜101'。其次，如圖5(b)之104p'中以虛線與部分實線所例示般，將第1抗蝕圖案103p'減膜，從而形成覆蓋遮光部110'之形成區域之第2抗蝕圖案104p'。然後，於圖5(c)中，例示將第2抗蝕圖案104p'作為遮罩而蝕刻半透光膜101'後，將第2抗蝕圖案104p'除去完時之態樣。根據該方法，可分別將描繪及顯影步驟之次數削減至1次，且可解決上述之課題。此處，所謂減膜，係指例如自抗蝕圖案103p'之露出之上部(表面)沿垂直方向使所需量之抗蝕圖案103p'消失，從而使膜厚減少。

上述中第1抗蝕圖案103p'之減膜可藉由例如使用電漿灰化法將由電漿而產生之活性物質例如活性氧供給至第1抗蝕圖案103p'，且分解並灰化(ashing)構成抗蝕膜103'之有機物而進行。然而，根據本發明者之研究，該方法中存在不足之處。例如，藉由灰化而產生之雜質殘留於系統內，從而存在產生遮罩圖案之缺陷之風險。進而，可知第1抗蝕圖案103p'之減膜速度之面內均一性不充分。其結果，正確地進行利用減膜之抗蝕圖案之形狀控制變得困難，例如，如圖5(c)之125所示，可知存在部分之轉印圖案之尺寸形成得較預定區域小之情形。

因此本發明者就降低減膜速度之面內均一性之理由進行積極研究。

以下，參照圖說明其理由。

首先第1，為滿足光罩所需之圖案線寬之均一性(例如面內不均一性之容許值為0.2 μm以下之規格)，必需將用於減膜之反應物質充分供給至面內。進而，認為必需進行如下供給：即便產生依存於圖案之面內不均一而產生之消耗之不均一，其亦不會成為減膜量之不均一之原因。

圖4係例示第1抗蝕圖案103p'之減膜機制之剖面圖。圖4中，(b1)表示減膜前之第1抗蝕圖案103p'之構成，(b2)表示利用活性氧將第1抗蝕圖案103p'減膜之情形，(b3)表示將藉由減膜所獲得之第2抗蝕圖案104p'作為遮罩而蝕刻遮光膜從而形成轉印圖案之情形。

如圖4(b1)所示，第1抗蝕圖案103p'包含稀疏之區域(例如，每單位面積之開口面積之比例較大之區域)與密集之區域(例如，每單位面積之開口面積之比例較小之區域)。具體而言，例如透光部120'(參照圖5(c))之形成區域相當於稀疏之區域，遮光部110'(參照圖5(c))或半透光部115'(參照圖5(c))之形成區域相當於密集之區域。

此處，於稀疏之區域中，因作為減膜對象之抗蝕材料(第1抗蝕圖案103p')相對較少，故活性氧之消耗並無那麼多。因此，稀疏之區域中，易成為供給至第1抗蝕圖案103p'之每單位面積之活性氧之供給量較藉由將第1抗蝕圖案103p'減膜所消耗之每單位面積之活性氧之消耗量多之狀態。即，不易產生活性氧之不足，且難以根據活性氧之量限制減膜速度。

對此，於密集之區域中，因作為減膜對象之抗蝕材料(第1抗蝕圖案103p')相對充足地存在，故活性氧之消耗量變多。因此，密集之區域中，易成為供給至第1抗蝕圖案103p'之每單位面積之活性氧之供給量較藉由將第1抗蝕圖案103p'減膜所消耗之每單位面積之活性氧之消耗量不充分之狀態。即，容易產生活性氧之不足，且根據活性氧之量分解反應受到限速，減膜速度容易局部下降。若增加減膜時間，則上述稀疏之區域中抗蝕劑之線寬減少。

如此，可知存在受到作為減膜對象之第1抗蝕圖案103p'之形狀之影響，從而減膜速度之面內均一性下降之情形。於該情形時，藉由減膜速度之面內均一性下降，正確地進行利用減膜之形狀控制變得困難，如圖4(b3)所例示般轉印圖案之形成精度下降。特別是，FPD用光罩中因抗蝕圖案之疏密差相對較大，故有易顯著地出現減膜速度之不均一性之傾向。又，減膜速度之面內均一性之下降不僅出現於抗蝕圖案之疏密差較大之情形時，亦顯著地出現於抗蝕圖案之開口面積自身之差較大之情形。

於使用電漿灰化法之方法中，因於減壓下產生電漿，故不能自由增加用於使抗蝕劑減膜之反應種(包含活性氧)之量。因此，認為由於抗蝕圖案之疏密或開口率之差無法避免上述反應物質之供給不足之情形。特別是，滿足光罩所容許之面內之線寬分佈規格較為困難。

因此本發明者就提高減膜速度之面內均一性之方法進一步進行積極研究。其結果，最終獲得以下見解：於減膜處理步驟中，供給至第1抗蝕圖案103p'之每單位面積之活性氧之供給量較藉由將第1抗蝕圖案103p'減膜所消耗之每單位面積之活性氧之消耗量多，即，藉由利用臭氧之供給而過量生成活性氧，從而可提高減膜速度之面內均一性。

於藉由如此之活性氧(包含臭氧)之過量供給而進行抗蝕圖案之減膜之情形時，例如移送利用活性氧產生裝置等生成且管理至一定濃度之活性氧(例如製成溶液或氣體)，能以特定量連續地供給至抗蝕圖案。藉此，可將一定濃度之活性氧持續供給至活性氧之消耗位置，故可使活性氧過量供給，且防止由於抗蝕圖案之疏密之不同，而產生相對於活性氧之消耗量而供給量不足之部分。

又，於包含氧或臭氧氣體之至少一者之環境氣體中對抗蝕圖案進行光照射，藉此，即便於產生活性氧之情形時，將上述環境氣體連續地供給至光照射部分，亦可產生相同之作用。又，亦可供給包含氧或臭氧之至少一者之液體(例如純水)等代替上述環境氣體。

又，與上述電漿灰化不同，因使用臭氧之灰化可獨立地調整濃度與供給量，故作為抗蝕圖案之減膜方法有利，藉由流量之調整等而調節供給量容易獲得活性氧之過量狀態。進而，亦可降低活性氧濃度且可使抗蝕劑之減膜速度下降。於該情形時，精密地調整抗蝕劑之減膜量成為可能。

藉由例如降低活性氧濃度且使抗蝕圖案之減膜速度下降，即便於精密地調整減膜量之情形時，藉由調整供給量亦可一直供給一定濃度之臭氧，故可使活性氧之過量供給成為可能。即，所供給之活性氧較所消耗之活性氧並無變少，故不會產生由於圖案之疏密差而引起之減膜量之面內不均一。

例如，臭氧水濃度可於2 ppm~150 ppm之範圍內進行調整，且可調整減膜量。為更精密地控制減膜量，較理想的是於2 ppm~50 ppm之範圍，進而較理想的是2 ppm~30 ppm。若將此時之臭氧水供給量換算為光罩之每單位面積，則變成20.0 ml/cm²‧min~0.10 ml/cm²‧min左右。更適宜可為20.0 ml/cm²‧min~0.50 ml/cm²‧min。只要為該範圍之供給量，則即便於臭氧濃度較低之情形時，亦可將活性氧之供給量設為過量之狀態，故適宜。又，該供給量例如能以所供給之臭氧水量除以進行處理之空白光罩基板之面積而獲得。又，臭氧濃度可藉由利用臭氧吸光度等公知之測定裝置而測定，且可測定即將供給至抗蝕圖案之前之濃度。於如此之使用臭氧之灰化方法中，可供給每單位時間所需之量且所需濃度之臭氧，故有利。另一方面，電漿灰化中，難以獨立地控制作為反應種之活性氧等之濃度及其供給量，且難以消除由於抗蝕圖案之疏密差而引起之抗蝕劑減膜量之面內均一性。

臭氧之供給可將藉由臭氧產生裝置所生成之臭氧氣體，以液體或氣體為介質供給至抗蝕圖案。或，藉由一面將包含氧或臭氧中至少一者之介質中或介質供給至抗蝕圖案，一面對供給部分照射紫外線，可使活性氧於抗蝕圖案之表面附近產生。此時，於抗蝕圖案表面附近所產生之活性氧因壽命失活之前即被抗蝕劑之減膜所消耗，故較佳。此時，為使活性氧之生成充分，較佳為將包含氧或臭氧中至少一者之介質連續地供給至上述光照射部分。

根據本發明者之研究，藉由採用如此之方法，形成於多調式光罩之半透光部與遮光部之圖案線寬(即，半透光膜圖案與遮光膜圖案之線寬)可接近於遮罩之設計資料所提供之設計值。又，即便設計值與實際之線寬產生特定之差異，亦可使該產生之差異於面內均一。

本發明係基於本發明者所提出之上述見解者。

<本發明之第1實施形態>

以下，參照圖1及圖2對本發明之第1實施形態進行說明。圖1係本第1實施形態之多調式光罩10之製造步驟之流程圖。圖2係表示使用多調式光罩10之圖案轉印方法之剖面圖。

(1)多調式光罩之製造方法 (空白光罩準備步驟)

首先，如圖1(a)所例示般，準備將半透光膜101、遮光膜102依該順序形成於透明基板100上、且於最上層形成有抗蝕膜103之空白光罩10b。

透明基板100主要由作為包含含有例如石英(SiO₂)玻璃、或SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、RO(R為鹼土金屬)、R₂O(R₂為鹼金屬)等低脹玻璃等之平板而構成。透明基板100之主面(正面及背面)經研磨等平坦且平滑地構成。透明基板100可設為例如一邊為2000 mm~2400 mm左右之方形。透明基板100之厚度可設為例如3 mm~20 mm左右。

半透光膜101包含含有鉬(Mo)或鉭(Ta)等金屬材料與矽(Si)之材料，且包含例如MoSi、MoSi₂、MoSiN、MoSiON、MoSiCON、TaSix等。半透光膜101構成為可使用氟(F)系之蝕刻液(或蝕刻氣體)而進行蝕刻。又，半透光膜101具有對包含含有硝酸鈰銨((NH₄)₂Ce(NO₃)₆)及過氯酸(HClO₄)之純水之鉻用蝕刻液之蝕刻耐性，且作為如後述般使用鉻用蝕刻液蝕刻遮光膜102時之蝕刻終止層而發揮作用。

遮光膜102實質上含有鉻(Cr)。又，若於遮光膜102之表面積層有Cr化合物(CrO、CrC、CrN等)(未圖示)，則遮光膜102之表面可具有反射抑制功能。遮光膜102構成為可使用上述之鉻用蝕刻液而進行蝕刻。

抗蝕膜103可由正型光阻劑材料或負型光阻劑材料而構成。於以下之說明中，將抗蝕膜103作為由正型光阻劑材料而形成者。抗蝕膜103可使用例如狹縫塗佈機或旋轉塗佈機等而形成。

(第1抗蝕圖案形成步驟)

其次，對空白光罩10b利用雷射描繪機等進行描繪曝光，使抗蝕膜103感光，將顯影液供給至抗蝕膜103並進行顯影，從而形成覆蓋遮光部110之形成區域及半透光部115之形成區域之第1抗蝕圖案103p。將形成有第1抗蝕圖案103p之狀態例示於圖1(b)。如圖1(b)所示，第1抗蝕圖案103p形成為半透光部115之形成區域中之抗蝕膜103之厚度較遮光部110之形成區域中之抗蝕膜103之厚度薄。又，所謂遮光部110或半透光部115之形成區域係指欲獲得之多調式光罩10中，欲形成遮光部110或半透光部115之區域。

如此，為形成厚度不同之第1抗蝕圖案103p，可使用例如以下之方法。根據以下之方法，可藉由1次描繪與1次顯影處理而形成具有2個以上之殘膜量之第1抗蝕圖案103p。具體而言，於準備上述之空白光罩10b進行描繪時，於形成透光部120之區域，應用使抗蝕膜103完全感光之曝光量，又，於形成半透光部115之區域，應用較使抗蝕膜103完全感光少之曝光量。就該描繪方法之詳細情況，以下舉出2個例子進行闡述。

(a)利用半劑量描繪之方法

將編排有遮光部110、透光部120及半透光部115之全部之圖案資料之遮罩圖案之合成資料以如圖6(a)所示般，包含遮光部資料110d、透光部資料120d、及半透光部資料115d之情形作為例子。於該情形時，將遮罩圖案之合成資料分離為圖6(b)所示之遮光部資料110d及透光部資料120d、與圖6(c)所示之半透光部資料115d。此處，上述資料之分離時，遮光部資料110d可包含於圖6(c)之半透光部資料側。於使用正型抗蝕劑之情形時，因遮光部資料110d為無法進行描繪之部分，故無論根據哪一種之資料分離方法，於以後之描繪步驟中表示相同之結果，故不會產生問題。而且，以抗蝕膜103可完全除去之曝光量(100%)對透光部120之形成區域進行描繪後，以抗蝕膜103完全被感光之曝光量之大約一半之曝光量對半透光部115之形成區域進行描繪，藉此，可進行圖6(a)所示之圖案之描繪。再者，就透光部120之形成區域與半透光部115之形成區域之描繪之順序而言，雖順序不同，但哪一個在先均可。於抗蝕膜103上(正抗蝕劑上之描繪例)描繪上述圖6(a)所示之描繪圖案時之曝光量之分佈如圖7所示。即，區域C(透光部120之形成區域)之曝光量為100%，區域A(半透光部115之形成區域)之曝光量為50%，區域B(遮光部110之形成區域)之曝光量為0%(未曝光)。半透光部之曝光量並不限定於上述之值，例如可設為30%以上70%以下。只要為該範圍，則抗蝕殘膜量作為蝕刻時之遮罩不會產生不良，且可在明確保持抗蝕膜之較厚之部分與較薄之部分之邊界之狀態下進行精度之較高之減膜。

繼而，如作為圖7之I-I剖面圖的圖8(a)所示，以圖7所示之曝光分佈進行描繪之情形時，以區域B未曝光，區域A曝光、顯影後之膜厚為區域B之殘膜值之大約一半之方式調節描繪時之曝光量。於區域C進行抗蝕圖案化時，提供抗蝕劑完全被除去之足夠之曝光量。例如，作為此時之描繪方法，利用雷射描繪機以曝光量100%之光量進行區域C之描繪後，以曝光量50%左右之光量進行區域A之描繪。就區域A、C之描繪順序而言哪一個在先均可。

其次，如圖8(b)所示般，以具有膜厚差之方式對抗蝕膜103進行顯影。此時，抗蝕膜103之膜厚為區域A為區域B之大約一半左右，區域C為完全被除去之狀態。又，此處，雖將半透光部115之形成區域(區域A)之曝光量設為50%，但根據所需之殘膜值，可於例如20%~80%左右之範圍內進行變更。藉由如此般變更曝光量，可達到顯影後所需之殘膜值而形成區域A。本第1實施形態中，可於如此般一個步驟中連續地進行描繪。

(b)利用未解像圖案描繪之方法

其次，對其他抗蝕圖案形成方法進行說明。於該方法中，亦使用上述空白光罩10b，並使用雷射描繪機等進行描繪。描繪圖案作為一例如圖10所示般，包含遮光部圖案110a、110b、透光部圖案120p、及半透光部圖案115p。此處，半透光部圖案115p為形成有包含使用之描繪機之解像極限以下之微細圖案(線與間隙)之遮光圖案115a、及透過圖案115b之區域。例如，若使用之雷射描繪機之解像極限為2.0 μm，則圖10中半透光部圖案115p中之透過圖案115b之間隙寬度可設為未滿2.0 μm，且可將遮光圖案115a之線寬設為描繪機之解像極限以下之未滿2.0 μm。又，於線與間隙圖案之情形時，可根據將線寬設為多少，調節藉由該圖案進行曝光時之曝光量，並可最終控制形成半透光部115之部分上之抗蝕膜103之殘膜值。例如，線寬可設為未滿描繪機之解像最小線寬之1/2，例如1/8~1/3。

使用包含如此之遮光部圖案110a、110b、透光部圖案120p、及半透光部圖案115p之圖案之描繪資料(於圖10之圖案之情形時，例如較佳為利用合成透光部圖案120p之資料與半透光部圖案115p之資料之1種資料)進行一次描繪。將此時之曝光量作為形成有透光部120之區域之抗蝕膜103充分地被感光之曝光量。於是，於形成透光部120之區域(圖9所示之C區域)中，抗蝕膜103充分地被感光；於形成遮光部110之區域(圖9所示之B區域)中，抗蝕膜103為未曝光(未曝光)狀態。進而，於形成半透光部115之區域(圖9所示之A區域)中，因上述遮光圖案115a無法利用描繪機解像，故無法描繪其線寬，作為整體之曝光量變得不足。即，於半透光部115之形成區域中可獲得與減少該形成區域整體之曝光量並對抗蝕膜103進行曝光相同之效果。描繪後，若將其以特定之顯影液進行顯影，則空白光罩10b上形成有遮光部110(B區域)與半透光部115(A區域)中抗蝕膜103之殘膜值不同之第1抗蝕圖案103p(參照圖9(b))。半透光部115之形成區域中，因實際之曝光量較抗蝕膜103完全被感光之曝光量少，故若對抗蝕膜103進行顯影，則無法完全溶解，且以較未曝光之遮光部110之抗蝕膜103薄之膜厚而殘存。又，透光部120中，抗蝕膜103成為完全被除去之狀態。

又，包含2個以上之殘膜量之抗蝕圖案之形成方法並不限定於上述。可藉由一面進行描繪機之光束掃描，一面根據掃描區域變更其強度之方法等上述以外之方法根據抗蝕膜103之位置進行不同之曝光量之描繪。

(第1蝕刻步驟)

其次，如圖1(c)所示般，將形成之第1抗蝕圖案103p作為遮罩，蝕刻遮光膜102從而形成遮光膜圖案102p。遮光膜102之蝕刻可將上述之鉻用蝕刻液利用噴霧方式等方法供給至遮光膜102而進行濕式蝕刻。

繼而，將第1抗蝕圖案103p作為遮罩，蝕刻半透光膜101而形成半透光膜圖案101p，使透明基板100部分露出。半透光膜101之蝕刻可將氟(F)系之蝕刻液(或蝕刻氣體)供給至半透光膜101而進行。如此，將形成有遮光膜圖案102p及半透光膜圖案101p之狀態例示於圖1(c)。

(第2抗蝕圖案形成步驟)

其次，將第1抗蝕圖案103p減膜，而使半透光部115之形成區域中之遮光膜102露出。此時，抗蝕膜103之較厚之遮光部110之形成區域中殘留有抗蝕膜103。藉此，形成覆蓋遮光部110之形成區域之第2抗蝕圖案104p。將其狀態例示於圖1(d)。

第1抗蝕圖案103p之減膜可將臭氧(O₃)水供給至第1抗蝕圖案103p而進行。若將臭氧水供給至第1抗蝕圖案103p，則自臭氧水產生之活性氧與抗蝕膜103發生反應，並分解構成抗蝕膜103之材料，從而將第1抗蝕圖案103p減膜。此處，所謂活性氧，係指除臭氧自身外，包含臭氧水中臭氧之一部分分解產生之羥基自由基(HO‧)，進而，存在於臭氧水中之為與抗蝕膜103發生反應而具有充分之活性之氧原子(O)等活性物質。該減膜步驟中，無需使用真空裝置，可於大氣中或大氣壓中進行。

又，該減膜步驟中，進行利用臭氧水之灰化時，必需於抗蝕圖案表面均勻地且充分地進行臭氧水之供給。例如，臭氧水之供給前，可對抗蝕圖案照射紫外線光(波長200 nm~380 nm)或真空紫外線光(波長10 nm~200 nm)而進行表面之改質。作為上述照射之光源例如可使用低壓水銀燈、準分子UV燈等。藉此，可改質抗蝕圖案表面，使潤濕性均一而防止缺陷之發生，且利用改質使抗蝕圖案之表面物性一致，藉此，可使減膜之開始反應之狀態一致，因而可進一步提高面內之減膜量之均一性，故較佳。

特別是，如本發明於利用臭氧水對具有微細之凹凸之抗蝕圖案表面進行灰化之情形時，藉由上述紫外線光(包含真空紫外線光)之照射，容易將臭氧水供給至微細之凹凸部分且可進行更均一之減膜，故較佳。

然，如上所述，通常藉由電漿灰化將第1抗蝕圖案103p減膜之情形時，根據第1抗蝕圖案103p之形狀，有局部地產生活性氧之不足，減膜速度之面內均一性下降之虞。

即，存在密集之區域中產生活性氧之不足，根據活性氧之量分解反應受到限速，減膜速度局部下降之情形。

對此，本第1實施形態中，規定藉由供給臭氧水進行減膜。此處，所謂「臭氧水之供給」，係指供給對於抗蝕圖案之減膜超過必要之活性氧之量，而產生過量之活性氧之臭氧。例如，可一面使基板旋轉一面供給臭氧水。藉此，可防止活性氧之局部之不足。圖3係表示本第1實施形態之第1抗蝕圖案103p之減膜機制之剖面圖。圖3中，(b1)表示減膜前之第1抗蝕圖案103p之構成；(b2)表示藉由活性氧將第1抗蝕圖案103p減膜之情形；(b3)表示將藉由減膜所獲得之第2抗蝕圖案104p作為遮罩而形成轉印圖案之情形。如圖3所示，根據本第1實施形態，對於稀疏之區域及密集之區域之各個，可使供給至第1抗蝕圖案103p之每單位面積之活性氧之供給量較藉由將第1抗蝕圖案103p減膜所消耗之每單位面積之活性氧之消耗量多。即，可成為活性氧之過量供給狀態。其結果，可提高減膜速度之面內均一性，且可正確地進行藉由減膜而形成之第2抗蝕圖案104p之形狀控制。又，臭氧水濃度可設為例如20 ppm~100 ppm左右。又，亦可使臭氧水之溫度於常溫~50度左右變化。該等對於基於抗蝕劑之種類之減膜速度之不同，可隨時獲得最佳之條件，故有用。

(第2蝕刻步驟)

繼而，將第2抗蝕圖案104p作為遮罩，進而蝕刻遮光膜102，從而使半透光膜101露出。遮光膜102之蝕刻可將上述之鉻用蝕刻液供給至遮光膜102而進行。此時，基底之半透光膜101作為蝕刻終止層發揮作用。將第2蝕刻步驟所實施之狀態例示於圖1(e)。

(第2抗蝕圖案除去步驟)

然後，除去第2抗蝕圖案104p，從而完成本第1實施形態之多調式光罩10之製造。第2抗蝕圖案104p可藉由使剝離液等與第2抗蝕圖案104p接觸而除去。將除去第2抗蝕圖案之狀態例示於圖1(f)。

藉由以上，完成如圖1(f)中所例示之多調式光罩10之製造步驟。圖1(f)所示之多調式光罩10係用於例如平板顯示器(FPD)用之薄膜電晶體(TFT)基板之製造等。然，圖1(f)係例示多調式光罩之積層結構者，實際之圖案未必與此相同。

多調式光罩10包含之遮光部110、半透光部115、及透光部120係構成為相對於具有例如i線~g線之範圍內之代表波長之曝光光，分別具有特定之範圍內之透過率。即，遮光部110構成為使曝光光遮蔽(光透過率大約為0%)，透光部120構成為使曝光光大約透過100%。而且，半透光部115構成為例如曝光光之透過率為20%~80%(將足夠寬之透光部120之透過率設為100%時，以下同樣)，較佳為減少至30%~60%左右。又，所謂i線(365 nm)、h線(405 nm)、g線(486 nm)，係指水銀(Hg)之主要之發光光譜，此處所謂代表波長係指i線、h線、g線中任一之任意之波長。又，相對於i線~g線中任一之波長，更佳為上述透過率者。

(2)對被轉印體之圖案轉印方法

圖2中例示根據使用多調式光罩10之圖案轉印步驟而形成於被轉印體30上之抗蝕圖案302p(實線部)之部分剖面圖。抗蝕圖案302p係藉由對作為形成於被轉印體30上之被轉印抗蝕膜之正型抗蝕膜302(虛線部與部分實線部)經由多調式光罩10照射曝光光，並進行顯影而形成。被轉印體30包含基板300及於基板300上依序積層之金屬薄膜或絕緣層、半導體層等任意之被加工層301，正型抗蝕膜302係於被加工層301上預先以均一之厚度而形成者。又，構成被加工層301之各層亦可構成為對各層之上層之蝕刻液(或蝕刻氣體)具有耐性。

若經由多調式光罩10對正型抗蝕膜302照射曝光光，則遮光部110中不透過曝光光，又，曝光光之光量依半透光部115、透光部120之順序階段性地增加。而且，正型抗蝕膜302係於與遮光部110、半透光部115之各者相對應之區域膜厚依序變薄，於與透光部120對應之區域被除去。如此，被轉印體30上形成有膜厚階段性地不同之抗蝕圖案302p。

一旦形成抗蝕圖案302p，則對露出在未由抗蝕圖案302p所覆蓋之區域(與透光部120對應之區域)之被加工層301自表面側依序進行蝕刻並將其除去。然後，將抗蝕圖案302p灰化(減膜)並除去膜厚較薄之區域(與半透光部115對應之區域)，依序蝕刻並除去重新露出之被加工層301。如此，藉由使用膜厚階段性地不同之抗蝕圖案302p，實施先前之光罩2枚之步驟，可削減光罩枚數，且可簡化光微影法步驟。

(3)本第1實施形態之效果

根據本第1實施形態，發揮以下所示之1個或複數個效果。

(a)根據本第1實施形態，藉由利用第1抗蝕圖案103p之減膜，可削減描繪及顯影步驟之次數。藉此，可提高多調式光罩10之生產率，且可降低製造成本。又，於形成3調式之轉印圖案時，可防止2種(遮光膜圖案化與半透光膜圖案化)圖案間之位置偏移，故可抑制轉印圖案之形成精度之下降。

(b)又，根據本第1實施形態，藉由供給臭氧水而將第1抗蝕圖案103p減膜。藉由利用臭氧水，可使供給至第1抗蝕圖案103p之每單位面積之活性氧之供給量較藉由將第1抗蝕圖案103p減膜所消耗之每單位面積之活性氧之消耗量多。即，成為活性氧之過量供給狀態。藉此，可提高減膜速度之面內均一性。因此，可防止由於圖案之疏密差因素、或抗蝕劑開口率分佈因素所引起之減膜量之面內不均一，提高第2抗蝕圖案104p之形成精度，且可提高轉印圖案之形成精度。

(c)根據本第1實施形態之方法，可獲得圖案形狀(不論疏密差、周邊開口率)之面內均一性，配合上述(a)之效果可更有效地進行圖案之線寬控制。具體而言，圖案線寬不背離設計值，並且不會產生設計值與實際之線寬之差異(不為0之情形)之面內偏差。換言之，相對於設計值，不會偏向正側或偏向負側，差異之傾向於面內為固定。因此，TFT基板之圖案等具有對稱性之圖案(例如，透光部、遮光部、半透光部、遮光部、透光部依該順序沿一個方向排列，相對於半透光部，位於兩側之遮光部之線寬為相同之情形等)中，消除先前之方法中由於2次之描繪所引起之位置偏移而無法維持該對稱性之問題。又，亦可抑制由圖案疏密差起因及開口率起因所引起之面內之線寬變動之偏差。

(d)又，本第1實施形態之方法中，例如，將抗蝕劑顯影與第1抗蝕圖案作為遮罩之遮光膜及半透過膜之各自之蝕刻，將第1抗蝕圖案減膜並利用臭氧水進行第2抗蝕圖案之灰化，將第2抗蝕圖案作為遮罩之遮光膜之蝕刻，及利用剝離液之第2抗蝕圖案之除去，對於該等所有步驟，可進行使用液體之濕式處理。因此，可將該等之處理於1個裝置內連續進行，故無需使處理中途之光罩中間體於處理中途於裝置間移動，從而減少由於微粒附著等引起之缺陷產生之風險。又，藉由可連續地進行該等之處理，可削減步驟間產生之無用之待機時間或移動時間，從而使總處理時間之大幅度縮短成為可能。

<本發明之第2實施形態>

繼而，就本發明之第2實施形態進行說明。本第2實施形態中，使用氧或臭氧氣體代替臭氧水，於其存在之環境氣體下進行光照射，可製造臭氧氣體或含有臭氧之活性氧之過量供給之狀態。如此，促進活性氧之生成，藉此將第1抗蝕圖案103p減膜之方面與上述之第1實施形態不同。以下，參照圖1就與上述之第1實施形態不同之方面進行詳細闡述。

本第2實施形態之多調式光罩10之製造方法亦與上述之第1實施形態相同，雖經圖1所例示之製造步驟，但於本第2實施形態之多調式光罩10之製造方法中，係藉由臭氧氣體之供給以及光照射而進行圖1(d)中所例示之第1抗蝕圖案103p之減膜。此處用於光照射之光係於氧(O₂)、或臭氧(O₃)存在之環境氣體中，為促使用於使抗蝕膜103減膜之活性氧之產生之能量光，例如，可使用紫外線光(波長200 nm~380 nm)或真空紫外線光(波長10 nm~200 nm)。又，所謂氧存在之環境氣體中，亦可為大氣中。即，藉由照射紫外線光(UV)或真空紫外線光(VUV)，激發環境氣體中之氧或臭氧，經分解或鍵結等而產生活性氧。又，該光照射不僅使自環境氣體之氧生成臭氧，並最終生成活性氧，而且有切斷形成抗蝕膜103之有機物之鍵結之作用，因而使抗蝕膜103之灰化有效率地進行。該過程中，可有效率地使臭氧於第1抗蝕圖案103p之表面附近產生，從而將活性氧過量地供給至第1抗蝕圖案103p。藉此，可正確地進行藉由第1抗蝕圖案103p之減膜之第2抗蝕圖案104p之形狀控制。該減膜步驟亦無需使用真空裝置，可與大氣壓相同或大致相同之大氣壓中進行。又，UV或VUV可藉由公知之照射裝置，例如低壓水銀燈或準分子UV燈等進行照射。又，藉由氧之光反應而生成臭氧之效率較佳之波長與臭氧進而利用光反應而生成其他活性氧之效率較佳之波長不同。因此，進行藉由例如低壓水銀燈與準分子UV燈之二種之光源之光照射，可提高臭氧與其他活性氧之各生成效率。

於本第2實施形態之多調式光罩10之製造方法中，亦具有與上述第1實施形態之多調式光罩10之製造方法相同之效果。即，於本第2實施形態中，不論圖案形狀(疏密差、周邊開口率)，均可獲得面內均一性極高之減膜行為。

正如上述第1、第2之實施態樣一樣明確，根據本發明，與可實現製造多調式光罩之步驟之大幅度效率化之同時，可享有對大型光罩基板、描繪機之組裝為一次之優勢。可減少將相同之基板無位置偏移地重新載置於描繪機之相同位置所需之時間與負荷。又，可避免由該再載置而產生之位置偏移之風險。

又，本第1、第2實施形態中，利用藉由臭氧之供給之抗蝕圖案之減膜。根據該方法，可於大氣中、或於大氣中添加有氧或臭氧之環境氣體中進行減膜處理，故極有利。另一方面，作為抗蝕劑之灰化方法，雖亦可應用使用電漿之灰化，但於該情形中，因為係液晶顯示用之大型遮罩，不僅必需準備大型之真空裝置，而且難以保持系統內之氣壓或電漿濃度之均一性，且不易實現面內之減膜量均一化。其係由於為填補活性氧之不足，若將過量之氧導入真空裝置，則有產生電漿生成影響之虞。

又，例如電漿灰化法中，雖藉由電漿放電，於光罩上產生電荷之分佈，於放電所引起之圖案之破壞電漿灰化中存在由於產生之雜質而導致之光罩之缺陷等風險，但本發明之方法不會產生該等之不良。本發明中，無此等之不良，進而，就不論圖案之形狀如何均可提高面內之減膜速度之均一性之方面而言有利。

<本發明之其他實施形態>

又，於多調式光罩之製法中，除使用於透明基板100上將半透光膜101及遮光膜102依該順序積層而成之空白光罩10b而進行之上述之方法以外，亦可使用不同之方法。即，經由於對形成於透明基板上之遮光膜進行圖案化後，成膜半透光膜，並進行圖案化之步驟而形成透光部、半透光部、遮光部之方法。然而，前者之製造法，即上述之第1、第2實施形態等之方法適合應用本發明，換言之，前者之方法就可有效應用本發明之方面而言，於生產效率上可謂特別優異。

以上，雖對本發明之實施形態進行了具體地說明，但本發明並不限定於上述之實施形態，於不脫離其主旨之範圍內可作種種變更。又，上述中，雖就包含透光部、遮光部、半透光部之3調式之多調式光罩進行了說明，但於包含複數個透過率不同之半透光部之4調式以上之多調式光罩中，本發明當然可適用。

10．．．多調式光罩

10b、10b'．．．空白光罩

30．．．轉印體

100、100'．．．透明基板

101、101'．．．半透光膜

101p．．．半透光膜圖案

102、102'．．．遮光膜

102p．．．遮光膜圖案

103、103'．．．抗蝕膜

103p、103p'．．．第1抗蝕圖案

104p、104p'．．．第2抗蝕圖案

110、110'．．．遮光部

110a、110b．．．遮光部圖案

110d．．．遮光部資料

115、115'．．．半透光部

115a．．．遮光圖案

115b．．．透過圖案

115d．．．半透光部資料

115p．．．半透光部圖案

120、120'．．．透光部

120d．．．透光部資料

120p．．．透光部圖案

300．．．基板

301．．．被加工層

302．．．正型抗蝕膜

302p．．．抗蝕圖案

圖1(a)-(f)係本發明之第1實施形態之多調式光罩之製造步驟之流程圖。

圖2係表示使用本發明之第1實施形態之多調式光罩之圖案轉印方法之剖面圖。

圖3(b1)-(b3)係表示活性氧過量供給時之抗蝕圖案減膜步驟之機制之剖面圖。

圖4(b1)-(b3)係表示參考例之抗蝕圖案減膜步驟之機制之剖面圖。

圖5(a)-(c)係表示參考例之多調式光罩之製造方法之說明圖。

圖6係表示本發明之第1實施形態之對空白光罩的一種描繪方法之圖，(a)係表示包含遮光部資料、透光部資料、及半透光部資料之合成資料之平面圖，(b)係表示自(a)所示之合成資料分離出之遮光部資料及透光部資料之平面圖，(c)係表示自(a)所示之合成資料分離出之半透光部資料之平面圖。

圖7係表示於本發明之第1實施形態之空白光罩之抗蝕膜上描繪圖6(a)之描繪圖案時之曝光量之分佈之平面圖。

圖8係圖7之I-I之剖面圖，(a)係於抗蝕膜上描繪出描繪圖案之空白光罩之剖面圖，(b)係顯影有抗蝕膜之空白光罩之剖面圖。

圖9(a)-(e)係表示本發明之第1實施形態之對空白光罩的其他描繪方法之流程圖。

圖10係表示用於本發明之第1實施形態之對空白光罩的其他描繪方法之描繪圖案之圖。

10b．．．空白光罩

100．．．透明基板

101p．．．半透光膜圖案

102p．．．遮光膜圖案

103p．．．第1抗蝕圖案

104p．．．第2抗蝕圖案

Claims

一種顯示裝置製造用多調式光罩之製造方法，其特徵在於：其係於透明基板上形成包含遮光部、半透光部、及透光部之轉印圖案者；且包含：準備將半透光膜、遮光膜、及抗蝕膜於上述透明基板上依該順序積層而成之空白光罩之步驟；對上述抗蝕膜實施描繪及顯影，形成覆蓋上述遮光部之形成區域及上述半透光部之形成區域、且上述半透光部之形成區域中之上述抗蝕膜之厚度較上述遮光部之形成區域中之上述抗蝕膜之厚度薄之第1抗蝕圖案之步驟；將上述第1抗蝕圖案作為遮罩而蝕刻上述遮光膜及上述半透光膜，從而使上述透明基板之一部分露出之第1蝕刻步驟；將臭氧水供給至上述第1抗蝕圖案並將上述第1抗蝕圖案減膜，從而使上述半透光部之形成區域中之上述遮光膜露出，並形成覆蓋上述遮光部之形成區域之第2抗蝕圖案之步驟；將上述第2抗蝕作為遮罩而蝕刻上述遮光膜，從而使上述半透光膜之一部分露出之第2蝕刻步驟；及除去上述第2抗蝕圖案之步驟。
如請求項1之顯示裝置製造用多調式光罩之製造方法，其中於上述第1蝕刻步驟及第2蝕刻步驟中適用濕式蝕刻。
如請求項2之顯示裝置製造用多調式光罩之製造方法，其中於向上述第1抗蝕圖案進行臭氧水之供給的同時，對上述抗蝕圖案之表面附近照射紫外線光或真空紫外線光。
如請求項2之顯示裝置製造用多調式光罩之製造方法，其中於形成上述第2抗蝕圖案之步驟中，於大氣中，將臭氧水供給至上述第1抗蝕圖案。
如請求項2之顯示裝置製造用多調式光罩之製造方法，其中於形成上述第2抗蝕圖案之步驟中，使上述臭氧於上述第1抗蝕圖案之表面附近產生。
如請求項1至5中任一項之顯示裝置製造用多調式光罩之製造方法，其中上述臭氧水之濃度為2ppm~150ppm之範圍。
一種圖案轉印方法，其特徵在於包含下述步驟：經由根據如請求項1至5中任一項之製造方法製造之顯示裝置製造用多調式光罩，對形成於被轉印體上之被轉印抗蝕膜照射曝光光，藉此於上述被轉印抗蝕膜上轉印上述轉印圖案。