[发明专利]多色调光掩模、多色调光掩模的制造方法和图案转印方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于例如制造液晶显示装置等平板显示器(Flat Panel Display：以下称为FPD)等的多色调光掩模(多階調フオトマスク)、该多色调光掩模的制造方法和图案(パタ一ン)转印(転)方法。

背景技术

例如，液晶显示装置中使用的TFT(薄膜晶体管)基板是使用在透明基板上形成有由遮光部和透光部构成的转印图案的光掩模，经过例如5次～6次的光刻工序而制造的。近年来，为了减少光刻工序数，开始使用在透明基板上形成有包含遮光部、半透光部、透光部的转印图案的多色调光掩模(参照日本特开2007-249198号公报)。

发明内容

上述的多色调光掩模中，已知有在其半透光部形成有具有所期望的曝光光透过率的半透光膜的多色调光掩模。通常，在制造各种FPD用掩模时，半透光部的透过率(中心值和分布的容许范围)作为规格(仕様)而被确定，例如，有时以i线的透过率作为代表波长，相对于该波长的透过率被指定为规格，等等。该规格根据掩模用户将要进行的薄膜加工的条件来确定。特别地，对于掩模用户来说，为了以良好的重现性在已经确定的薄膜加工条件的范围内进行准确的加工，精确地控制掩模的透过率是非常重要的。另一方面，准备各种各样的透过率规格的光掩模时，为了获得目标透过率，需要对使用的半透光膜的材料组成和膜厚分别进行选择。在此，若为了对半透光膜的透过率进行微调，而选择新颖的材料组成，则效率低，从这一观点出发，可以考虑的是在确定材料组成后通过膜厚来调整半透光膜的透过率。然而，通过这种调整来可靠地满足(充足)各掩模所规定的透过率规格(中心值、分布)未必是容易的。

于是，通过本发明人的研究，发现在FPD用多色调光掩模的制造中，不仅考虑某波长下半透光部的透过率控制，还考虑该透过率波长依赖性(波長依存性)来选择最佳方案，这对于掩模用户来说是极其重要的。

掩模用户使用的曝光机所具备的光源通常照射i线～g线的范围的光，存在由装置产生的个体差异，有的i线的强度相对大，有的g线的强度相对大，并且光源有时会随时间变化。因此，根据所使用的曝光机的不同，被照射至多色调光掩模的曝光光的波长分布不同，受这些影响，设于被转印体上的抗蚀剂膜接受到的光的强度(曝光光量)会发生变化。也就是说，被转印体上得到的抗蚀剂图案的形状、残膜量会根据曝光光的波长分布而变化。

仅凭这一点也可以认为，用于多色调光掩模的半透光膜优选透过率的波长依赖性小(即曝光波长范围中的透过率的波长依赖性的曲线平坦)。但是，根据本发明人的发现，这样的半透光膜不一定是有利的。

例如，欲利用曝光机将多色调光掩模所形成的转印图案转印至被转印体上的抗蚀剂膜时，根据转印图案所包含的图案的线宽的不同，实际到达抗蚀剂的曝光光的强度是不同的。这是因为，上述图案的线宽变得微小，越接近曝光光的波长，曝光光越不析像(解像)。即，例如在包含不足10μm的线宽的转印图案的情况下，曝光光的波长范围中，越是长波长侧(g线侧)的光，越不易使该图案析像，到达抗蚀剂膜的光强度越小。

因此，仅使用精确控制了代表波长(例如i线)下的透过率的半透光膜时，不能确定通过使用掩模的图案转印而得到的抗蚀剂图案形状，而且即使使用透过率的波长依赖性小的膜材料，实际的抗蚀剂图案形状也不稳定。

另一方面，多色调光掩模的半透光部中使用的半透光膜具有源于其材料的分光透过特性。由此，在曝光光波长(包含i线～g线)的范围内，选择具有所期望的透过率的波长依赖性的半透光膜及其膜厚，则不仅能够得到想要获得的透过率，还能抵消或缓和上述的由图案线宽所致的波长依赖性、曝光条件的分光特性，稳定地在被转印体上形成具有所期望的抗蚀剂残膜的抗蚀剂图案。换而言之，对于具有规定的图案线宽、具有规定的透过率(膜固有的透过率)的半透光膜，有用的方式是减小使用该半透光膜所形成的半透光部的、有效曝光光透过率的波长依赖性，为此需要将所使用的膜的透过率和波长依赖性分别控制在所期望值的范围内的自由度。

另外，当将一旦确立的被转印体(薄膜等)的加工条件保持不变而寻求新的多色调光掩模时，需要获得与现有的光掩模具有相等的分光特性的多色调光掩模。这种情况下，并非仅减少多色调光掩模所具有的透过率波长依赖性，而将其控制在所期望的值的范围内也是有用的。

即，发现了将半透光部的透过率的绝对值和其波长依赖性同时控制在所期望的范围是有利的。