[发明专利]灰阶掩模及其缺陷修正方法、其制造方法、图案转印方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器(Liquid Crystal Display：在下面称为LCD)制造等 所使用的灰阶掩模的缺陷修正方法、灰阶掩模的制造方法和灰阶掩模，以及图案 转印方法，尤其涉及适合用于薄膜晶体管液晶显示器的制造所使用的薄膜晶体管 衬底(TFT衬底)的制造的灰阶掩模的缺陷修正方法，灰阶掩模的制造方法，灰 阶掩模和灰阶掩模转印方法。

背景技术

目前，在LCD的领域，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：在下面称为TFT-LCD)与CRT(阴极射线管)相比较，具有 容易形成较薄的类型，耗电量低的优点，由此，其商品化急速地进行。TFT-LCD 具有下述的概略结构，即，在排列呈矩阵状的各像素排列有TFT的结构的TFT 衬底、与对应于各像素而排列有红、绿、蓝的像素图案的滤色器，在介设有液晶 层的条件下被重叠。就TFT-LCD的制造而言，工序数量多，仅TFT衬底也要 使用5～6个光掩模而制造。在这样的状况下，提出了使用4个光掩模进行TFT 衬底的制造的方法。

该方法通过使用具有遮光部和透光部及半透光部(灰阶部)的光掩模(在下 面称为灰阶掩模)，来减少所使用的掩模数量。在这里，所谓半透光部，是指使 用掩模将图案转印到被转印体上时，将所透射的曝光光的透射量降低规定量，并 且被转印体上的光抗蚀膜的显影后的残膜量得到控制的部分，具有这样的半透光 部、及遮光部和透光部的光掩模称为灰阶掩模。

图5和图6(图6是图5的制造工序的继续部分)表示使用灰阶掩模的TFT 衬底的制造工序的一个实例。

在玻璃衬底1上，形成栅极电极用金属膜，通过使用光掩模的光刻工艺，形 成栅极电极2。然后，形成栅极绝缘膜3、第1半导体膜4(a-Si)、第2半导体 膜5(N+a-Si)、源极漏极用金属膜6、及正型光致抗蚀膜7(图5(a))。接着， 使用具有遮光部11和透光部12及半透光部13的灰阶掩模10，将正型光致抗蚀 膜7进行曝光并将其进行显影，由此，按照覆盖TFT沟道部形成区域、源极漏极 形成区域和数据线形成区域，并且覆盖沟道部形成区域的部分比覆盖源极漏极形 成区域的部分更薄的方式，形成第1抗蚀图案7a(图5(b))。接着，将第1抗 蚀图案7a作为掩模，对源极漏极用金属膜6和第2、第1半导体膜5、4进行蚀 刻处理(图5(c))。接着，通过氧的灰化处理去除沟道部形成区域的较薄的抗蚀 膜，形成第2抗蚀图案7b(图6(a))。然后，将第2抗蚀图案7b作为掩模，对 源极漏极用金属膜6进行蚀刻处理，形成源极/漏极6a，6b，接着，对第2半导 体膜5进行蚀刻处理(图6(b))，将最后残留的第2抗蚀图案7b剥离(图6(c))。

作为在这里所使用的灰阶掩模，公知有半透光部由细微图案形成的结构的掩 模。比如，图7所示的那样，具有：与源极/漏极相对应的遮光部11a、11b；透 光部12；和与沟道部相对应的半透光部(灰阶部)13，半透光部13是形成有通 过使用灰阶掩模的LCD用曝光机的分辨率极限以下的细微图案而成的遮光图案 13a的区域。遮光部11a、11b和遮光图案13a通常均通过由铬、铬化合物等的相 同材料形成的相同厚度的膜而成。使用灰阶掩模的LCD用曝光机的分辨率极限， 在大多情况下，在步进方式的曝光机中约为3μm，在反射镜投影方式的曝光机中 约为4μm。由此，比如，在图7中，可使半透光部13中的透射部13b的空间宽 度小于3μm，使遮光图案13a的线宽小于曝光机的分辨率极限以下的3μm。

就上述细微图案类型的半透光部而言，灰阶部分的设计，具体来说用于具有 遮光部和透光部的中间的半色调效果的细微图案是形成为线和空间(line and space)型、还是形成为点(网点)型、或还是形成为其它的图案，这样的选择存 在，并且，在线和空间(line and space)型的场合，还必须考虑线宽为多少、光 透射的部分和被遮光的部分的比率是多少、整体的透射率设计为何种程度等，这 样非常多的情况而进行设计。另外，即使在灰阶掩模的制造中，线宽的中心值的 管理、掩模内的线宽的离散偏差管理等，也要求非常难的生产技术。