用于制造灰色调掩模的方法技术

一种用于制造灰色调掩模的方法，其在稳定和简单的膜形成条件下减低了对于曝光波长的波长依赖性。使用在氩和一氧化氮气体中溅射纯铬靶材的反应溅射方法来形成具有单层结构的氮化铬膜。基于在具有不同一氧化氮浓度的多个膜形成条件下获得的多条不同光透射率曲线，获得一氧化氮的目标浓度（中间值），其将半透光膜的透射率均匀性在３６５ｎｍ到４３６ｎｍ范围内设置为１．０％或以下，或者在３００ｎｍ到５００ｎｍ范围内设置为４．０％或以下。然后，通过使用一氧化氮目标浓度形成了半透光膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种。
技术介绍
在平板显示器的制造过程中，使用灰色调掩模来降低制造成本。灰色调掩模可以 表达单掩模的多色调的曝光量。因此，与转换掩模的次数相对应的光蚀刻步骤数量比当使 用不能表达半色调级别的光掩模时更少。这种灰色调掩模除了使用在多色调曝光过程中， 还广泛使用在各种制造步骤中。灰色调掩模包括挡住光的挡光部分、传输光的开口部分和部分传输光的半透光部 分。为了获得两种不同的曝光量，开口部分形成对应于100%曝光量的曝光部分、而挡光部 分形成对应于0%曝光量的不曝光部分。半透光部分形成具有在0%与100%之间的曝光量 的半透光部分。半透光部分的曝光量由半透光膜的透射率确定并且根据TFT衬底制造过程 要求的条件从5%到70%的范围中选择。如在本专利技术中提到的透射率是指光的透射率。一般地，依据半透光部分的结构将灰色调掩模分类为缝隙掩模和半色调掩模。图 22(a)是平面视图而图22(b)是截面视图，各表示缝隙掩模50S的结构。图23(a)和图23(b) 都是平面视图而图24(a)和图24(b)都是截面视图，各表示半色调掩模50H的结构。如在图22中所示的，缝隙掩模50S具有在透光衬底S上的挡光部分51、光传输部 分52和半透光部分53。缝隙掩模50S的半透光部分53具有缝隙图案53a，其具有相应于 在透光衬底S上的分辨率极限的间距。缝隙图案53a获得中间曝光量。然而，当使用缝隙 掩模50S时，光掩模的增大增加了用于形成缝隙图案53a的印刷数据。在使用缝隙掩模50S 的制造过程中，这样拉长了缝隙掩模50的制造时间和提高了生产成本。在使用灰色调掩模 的制造过程中，要求降低上面描述的印刷数据。用于半色调掩模50H的已知结构包括如在图23(a)和图23(b)中所示的、在透光 衬底S与半透光膜TF之间具有挡光膜UF的结构，如在图24(a)和图24(b)中所示的、在透 光衬底S与挡光膜UF之间具有半透光膜TF的结构，以及在半透光膜TF与挡光膜UF之间 具有蚀刻停止层的结构。在半色调掩模50H中，通过半透光膜的光学特性获得中间曝光量。 与缝隙掩模50S相比，这显著地降低了上述描述的印刷数据。因此，灰色调掩模的制造时间 不会被拉长并且避免生产成本的增加。在曝光过程中曝光光线一般不是单频率的光。曝光光线包括具有例如i线(波 长365nm)、h线(波长405nm)或g线(波长436nm)的中心波长的光及具有中心波长附近 的波长的光。照射到曝光物体上的曝光光线的能量是这些波长的总能量。因此，当半透光 部分的透射率不依赖于波长时，可以获得高再现性的曝光结果，而与所选择的波长无关。作 为用于半色调掩模50H的半透光膜TF，氧化铬膜和氧氮化铬膜是已知的。如图25所示，从 300nm波长附近的短波区域到700nm波长附近的长波区域，氧氮化铬的透射率持续增加。因 此，对于灰色调掩模的光学特性，理想的是透射率基本上不依赖于波长，以在所选波长不同 时获得高的曝光再现性。在例如专利文献1到4中讨论了将金属膜或氮化铬膜作为用于降低透射率的波长依赖性的半透光膜的材料。在专利文献1中，通过使用处理气体实施反应溅射来形成氮化铬的半透光膜，气 体中的60体积％到100体积％为氮气(N2)而其余为氩气(Ar)。在专利文献1中，获得在 300nm到500nm波长范围内具有大约5%透射率均勻性的半透光膜。在专利文献2和专利文献3中，通过使用80体积％的氩气(Ar)和20体积％的氮气(N2)实施反应溅射来形成金属铬膜的半透光膜。因此，在专利文献2和专利文献3中， 获得例如对于i线(波长365nm)具有37%透射率及对于g线(波长436nm)具有35%透 射率的半透光膜。专利文献4讨论具有金属铬膜和极薄的氧氮化铬膜两层结构的半透光膜。其获得 在300nm到500nm波长范围内具有大约0. 8%透射率均勻性的半透光膜。在专利文献1到3描述的半透光膜中，透射率的波长依赖性比由氧化铬膜或氧氮 化铬膜形成的半透光膜低。然而，这些公开文件均没有具体描述或充分提及一种用于制造 基本上不依赖波长的半透光膜的方法。在专利文献4描述的半透光膜中，半透光膜使用两 层结构。因此，必须调节各层的膜形成条件以获得期望的透射率。膜形成条件的这种调节是 麻烦的。因此，这样的膜缺乏多用性。专利文献1 日本特许专利公开号2006-268035专利 文献2 日本特许专利公开号2007-171623专利文献3 日本特许专利公开号2007-178649 专利文献4 日本特许专利公开号2007-133098
技术实现思路
本专利技术提供一种，其在稳定和简单的膜形成条件下降 低曝光波长的波长依赖性。本专利技术的一个方面是一种，该方法包括使用在反应气 体和溅射气体的气氛中溅射由铬或镍合金形成的靶材的反应溅射方法来形成具有单层结 构的半透光膜的步骤。该反应气体包含至少一种选自由氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化 氮、二氧化氮、氮气和甲烷组成的组的气体。形成半透光膜的步骤包括获得在具有不同反应 气体浓度的多种膜形成条件下多种薄膜的光透射率曲线；从多种薄膜的光透射率曲线获得 用于反应气体的目标浓度，在该目标浓度，半透光膜透射率的最大值和最小值之间的差值 在365nm到436nm波长范围内为1.0%或以下，或者在300nm到500nm波长范围内为4. 0% 或以下；以及利用该目标浓度的反应气体形成该半透光膜。附图说明图1是表示半透光膜透射率的波长依赖性的图；图2是表示加一氧化氮的铬半透光膜(加NO的Cr半透光膜)的光透射率曲线的 图；图3是表示加一氧化氮的铬半透光膜的光透射率曲线的图；图4是表示加氮气的铬半透光膜(加N2的Cr半透光膜)的光透射率曲线的图；图5是表示加氮气的铬半透光膜的光透射率曲线的图；图6是表示加氮气的镍铬半透光膜(加N2的NiCr半透光膜)的光透射率曲线的 图7是表示加氮气的镍铬半透光膜的光透射率曲线的图；图8是表示加二氧化碳的铬半透光膜(加C02的Cr半透光膜)的光透射率曲线 的图；图9是表示加二氧化碳的铬半透光膜的光透射率曲线的图；图10是表示加一氧化氮的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图11是表示加一氧化氮的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图12是表示在加一氧化氮的铬半透光膜中的一氧化氮浓度的图；图13是表示加氮气的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图14是表示加氮气的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图15是表示在加氮气的铬半透光膜中的氮气浓度的图；图16是表示加氮气的镍铬半透光膜(加N2的NiCr半透光膜)的透射率均勻性 的图；图17是表示加氮气的镍铬半透光膜的透射率均勻性的图；图18是表示在加氮气的镍铬半透光膜中的氮气浓度的图；图19是表示加二氧化碳的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图20是表示加二氧化碳的铬半透光膜的透射率均勻性的图；图21是表示在加二氧化碳的铬半透光膜中的二氧化碳浓度的图；图22(a)是平面图而图22(b)是截面图，各表示现有技术的灰色调掩模；图23(a)是平面图而图23(b)是截面图，各表示现有技术的灰色调掩模；以及图24(a)是平面图而图24(b)是截面图，各表示现有技术的灰色调掩模；以及图25是表示现有技术半透光膜透射率的波长依赖性的图。附图标记50H 灰色调掩模，51本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包括半透光膜的灰色调掩模的方法，该方法包含步骤：通过使用在反应气体和溅射气体的气氛中溅射由铬或镍合金形成的靶材的反应溅射方法来形成具有单层结构的半透光膜，其中所述反应气体包含至少一种选自由氧气、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮气和甲烷组成的组的气体，并且形成该半透光膜的步骤包括：获得在具有不同反应气体浓度的多种膜形成条件下多种薄膜的光透射率曲线；从所述多种薄膜的光透射率曲线获得所述反应气体的目标浓度，在所述目标浓度，所述半透光膜的透射率的最大值和最小值之间的差值在３６５ｎｍ到４３６ｎｍ波长范围内为１．０％或以下，或者在３００ｎｍ到５００ｎｍ波长范围内为４．０％或以下；以及利用所述目标浓度的反应气体形成所述半透光膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田文彦，尾崎俊治，佐佐木贵英，石塚正彦，影山景弘，矶博幸，小林良一，林厚，
申请(专利权)人：爱发科成膜株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]