半色调掩模、光掩模坯和半色调掩模的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供一种能够兼顾图案细微化和多灰阶的半色调掩模。其解决手段在于在透明基板上具有：包括第一半透膜的第一半透过区域；包括上述第一半透膜与第二半透膜的叠层的第二半透过区域；透明区域；以及第一半透过区域与第二半透过区域邻接的区域，上述第一和第二半透过区域对曝光光的透过率分别为10～70[％]和1～8[％]，第二半透过区域使曝光光的相位反转。其结果，在邻接的第一半透过区域与第二半透过区域的边界部分，曝光光的强度分布陡峭地变化，能够改善经曝光后的光致抗蚀剂图案的剖面形状。

Manufacturing methods of halftone mask, photomask blank and halftone mask

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半色调掩模、光掩模坯和半色调掩模的制造方法
本专利技术涉及在平板显示器等中使用的多灰阶的半色调掩模、光掩模坯和半色调掩模的制造方法。在平板显示器等
中，使用被称作半色调掩模的多灰阶的光掩模，其具有通过半透膜的透过率限制曝光量的功能。半色调掩模通过包括透明基板、遮光膜和具有它们之间的透过率的半透膜，能够实现3灰阶或其以上的多灰阶的光掩模。专利文献1中公开了如下方法：对在透明基板上形成有遮光膜的光掩模坯进行加工，形成遮光膜的图案后，形成半透膜，使遮光膜和半透膜形成图案，由此形成半色调掩模。这样的半色调掩模有时用于如下情况，例如在液晶显示装置的制造工序中，在TFT的沟道区域和源极/漏极电极形成区域中，通过1次曝光工序形成膜厚分别不同的光致抗蚀剂图案，由此削减光刻工序。另一方面，为了平板显示器的高画质化，布线图案的细微化需求越来越强烈。在想利用投影曝光机曝光接近分辨率极限的图案时，为了确保曝光余量，专利文献2中公开了设置有相位偏移部件的相位偏移掩模，该相位偏移部件在遮光区域的边缘部使相位反转。
技术介绍
现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005－257712专利文献2：日本特开2011－13283
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在半色调掩模中，在半透膜与遮光膜的边界部分，曝光光强度的变化比较缓和，在使用半色调掩模进行曝光的光致抗蚀剂中，在这样的边界部分的剖面形状示出平缓的倾斜，处理余量降低，其结果，难以形成细微的图案。通过使用相位偏移掩模来提高分辨率，能够实现图案的进一步细微化，但是，不能如半色调掩模那样削减光刻工序。因此，在用于平板显示器的制造时，不能帮助降低制造成本。作为与半色调掩模不同方式的细微图案型的灰色调掩模虽然能够在遮光部与半透过部之间获得比较陡峭的曝光光强度分布，但是存在焦点深度变浅这样的问题。如上所述，现有的光掩模不能同时兼顾平板显示器等的制造成本的减少和分辨率的问题。鉴于上述技术问题，本专利技术的目的在于，提供能够兼顾光刻工序的削减和图案的进一步细微化的光掩模和用于制造其的光掩模坯、以及光掩模的制造方法。用于解决技术问题的技术方案本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，在透明基板上具有：包括第一半透膜的第一半透过区域；叠层有上述第一半透膜和第二半透膜的第二半透过区域；上述第一半透膜和上述第二半透膜均不存在的透明区域；和上述第一半透过区域与上述第二半透过区域邻接的区域，上述第一半透过区域对于曝光光的透过率为10～70[％]，上述第二半透过区域对于曝光光的透过率为1～8[％]，并且，反转曝光光的相位，在将上述第一半透膜的相位偏移角设为α[度]、将上述第二半透膜的相位偏移角设为β[度]时，上述第一半透膜和上述第二半透膜的叠层膜满足180－α≤β≤180的关系。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，上述叠层膜相对于上述第一半透过区域反转曝光光的相位，或者对于上述透明区域反转曝光光的相位。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，将上述第一半透膜的相位偏移角设为α[度]、将上述第二半透膜的相位偏移角设为β[度]时，还满足β＝180－α/2的关系。通过设为这样的光掩模的构成，能够得到具有第一半透过区域、第二半透过区域和透明区域的灰阶的多灰阶掩模，进而由于第二半透过区域的曝光光的相位反转效果，使第一半透过区域与第二半透过区域邻接的区域的曝光光的强度分布的变化变得陡峭。其结果，通过使用本专利技术的光掩模，能够形成不同膜厚的光致抗蚀剂，还能够得到具有陡峭的剖面形状的光致抗蚀剂。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，上述第一半透膜和上述第二半透膜分别对彼此的湿式蚀刻液具有选择性。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，作为上述第一半透膜，选自Ti(钛)、氧化Ti、氮化Ti、氮氧化Ti或它们的2种以上的叠层膜，并且第二半透膜选自氧化Cr(铬)、氮化Cr、氮氧化Cr或它们的2种以上的叠层膜，或者，作为上述第一半透膜，选自Cr、氧化Cr、氮化Cr、氮氧化Cr或它们的2种以上的叠层膜，并且第二半透膜选自氧化Ti(钛)、氮化Ti、氮氧化Ti或它们的2种以上的叠层膜。通过设为这样的构成，对于第一半透膜和第二半透膜，能够实现必要的光学特性，并且能够容易地形成所期望的图案。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，上述叠层膜中，上述第二半透膜的边缘比上述第一半透膜的边缘突出规定的尺寸，将曝光光的波长设为λ、将投影上述曝光光的投影曝光装置的光学系的数值孔径设为NA时，上述尺寸为λ/(8NA)以上λ/(3NA)以下。通过设为这样的构成，第一半透膜和第二半透膜的叠层膜与透明基板的边界部的曝光光强度分布变得陡峭，能够形成细微图案。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，在透明基板上具有第三半透膜、第四半透膜以及依次叠层有上述第三半透膜和上述第四半透膜的叠层膜，上述叠层膜中，上述第四半透膜的边缘比上述第三半透膜的边缘突出，上述第三半透膜对于曝光光的透过率为10～70[％]，上述第四半透膜对于曝光光的透过率为2～9[％]，并且，反转曝光光的相位。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，上述第四半透膜中，通过将相位偏移角设为大致180[度]，相对于上述第三半透膜反转曝光光的相位，并且，相对于上述透明基板反转曝光光的相位。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，具有：包括依次叠层有上述第三半透膜和上述第四半透膜的叠层膜的区域；和仅由上述第四半透膜构成的区域。使用由这样的区域构成的图案，例如，TFT的沟道区域和周边电路部的布线图案的细微化变得容易。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，上述第三半透膜和上述第四半透膜分别对彼此的湿式蚀刻液具有选择性。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的特征在于，上述第三半透膜选自Ti(钛)、氧化Ti、氮化Ti、氮氧化Ti或它们的2种以上的叠层膜，并且，第四半透膜选自氧化Cr(铬)、氮化Cr、氮氧化Cr或它们的2种以上的叠层膜，或者，上述第三半透膜选自Cr、氧化Cr、氮化Cr、氮氧化Cr或它们的2种以上的叠层膜，并且，第四半透膜选自氧化Ti(钛)、氮化Ti、氮氧化Ti或它们的2种以上的叠层膜。通过设为这样的构成，对于第三半透膜和第四半透膜，能够实现必要的光学特性，并且能够容易地形成所期望的图案。本专利技术的实施方式所涉及的上述光掩模的制造方法的特征在于，包括：在透明基板上形成第一半透膜的工序；在上述第一半透膜上形成第二半透膜的工序；在上述第二半透膜上形成第一光致抗蚀剂的工序；对上述第一光致抗蚀剂形成图案的工序；以上述第一光致抗蚀剂作为掩模，对上述第二半透膜进行蚀刻的工序；去除上述第一光致抗蚀剂的工序；形成第二光致抗蚀剂的工序；对上述第二光致抗蚀剂形成图案的工序；以上述第二光致抗蚀剂作为掩模，对上述第一半透膜进行蚀刻的工序；和去除上述第二光致抗蚀剂的工序。另外，本专利技术的实施方式所涉及的光掩模的制造方法的特征在于，包括：在透明基板上形成第一半透膜的工序；在上述第一半透膜上形成第二半透膜的工序；在上述第二半透膜上形成第一光致抗蚀剂的工序；对上述第一光致抗蚀剂形成图案的工序；以上述第一光致抗蚀剂作为掩模，对上述第二半透膜进行蚀刻的工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光掩模，其特征在于：在透明基板上具有：包括第一半透膜的第一半透过区域；叠层有所述第一半透膜和第二半透膜的第二半透过区域；所述第一半透膜和所述第二半透膜均不存在的透明区域；和所述第一半透过区域和所述第二半透过区域邻接的区域，所述第一半透过区域对于曝光光的透过率为10～70[％]，所述第二半透过区域对于曝光光的透过率为1～8[％]，并且，反转曝光光的相位，其中，将所述第一半透膜的相位偏移角设为α[度]、将所述第二半透膜的相位偏移角设为β[度]时，所述第一半透膜和所述第二半透膜的叠层膜满足180－α≤β≤180的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 JP 2016-2565351.一种光掩模，其特征在于：在透明基板上具有：包括第一半透膜的第一半透过区域；叠层有所述第一半透膜和第二半透膜的第二半透过区域；所述第一半透膜和所述第二半透膜均不存在的透明区域；和所述第一半透过区域和所述第二半透过区域邻接的区域，所述第一半透过区域对于曝光光的透过率为10～70[％]，所述第二半透过区域对于曝光光的透过率为1～8[％]，并且，反转曝光光的相位，其中，将所述第一半透膜的相位偏移角设为α[度]、将所述第二半透膜的相位偏移角设为β[度]时，所述第一半透膜和所述第二半透膜的叠层膜满足180－α≤β≤180的关系。2.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于：所述叠层膜相对于所述第一半透过区域反转曝光光的相位，或者相对于所述透明区域反转曝光光的相位。3.如权利要求1或2所述的光掩模，其特征在于：将所述第一半透膜的相位偏移角设为α[度]、将所述第二半透膜的相位偏移角设为β[度]时，还满足β＝180－α/2的关系。4.如权利要求1～3中任一项所述的光掩模，其特征在于：所述第一半透膜和所述第二半透膜分别对彼此的湿式蚀刻液具有选择性。5.如权利要求1～4中任一项所述的光掩模，其特征在于：作为所述第一半透膜，选自Ti(钛)、氧化Ti、氮化Ti、氮氧化Ti或它们的2种以上的叠层膜，并且第二半透膜选自氧化Cr(铬)、氮化Cr、氮氧化Cr或它们的2种以上的叠层膜，或者，作为所述第一半透膜，选自Cr、氧化Cr、氮化Cr、氮氧化Cr或它们的2种以上的叠层膜，并且第二半透膜选自氧化Ti(钛)、氮化Ti、氮氧化Ti或它们的2种以上的叠层膜。6.如权利要求1～5中任一项所述的光掩模，其特征在于：所述叠层膜中，所述第二半透膜的边缘比所述第一半透膜的边缘突出规定的尺寸，将曝光光的波长设为λ、将投影所述曝光光的投影曝光装置的光学系的数值孔径设为NA时，所述尺寸为λ/(8NA)以上且λ/(3NA)以下。7.一种光掩模，其特征在于：在透明基板上具有第三半透膜、第四半透膜以及依次叠层有所述第三半透膜和所述第四半透膜的叠层膜，所述叠层膜中，所述第四半透膜的边缘比所述第三半透膜的边缘突出，所述第三半透膜对于曝光光的透过率为10～70[％]，所述第四半透膜对于曝光光的透过率为2～9[％]，并且，反转曝光光的相位。8.如权利要求7所述的光掩模，其特征在于：所述第四半透膜中，通过将相位偏移角设为大致180[度]，相对于所述第三半透膜反转曝光光的相位，并且，相对于所述透明基板反转曝光光的相位。9.如权利要求7或8所述的光掩模，其特征在于：具有：包括依次叠层有所述第三半透膜和所述第四半透膜的叠层膜的区域；和仅由所述第四半透膜构成的区...

【专利技术属性】
技术研发人员：美作昌宏，
申请(专利权)人：株式会社SK电子，
类型：发明
国别省市：日本,JP