JP2010276724A - 多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 透明基板上に、遮光部、透光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクであって、露光光に対する第1半透光部の透過率が、露光光に対する第2半透光部の透過率よりも小さく、第1半透光部を透過する露光光と、第2半透光部を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第1半透光部を透過する露光光の強度以上となるように、第1半透光部を透過する露光光と、第2半透光部を透過する露光光との位相差が制御されている。
【選択図】 図1
Description
する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている第1の態様に記載の多階調フォトマスクである。
板上に第1半透光膜及び遮光膜が順に積層され、前記第1半透光膜及び前記遮光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第1半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第1レジストパターンを形成する工程と、前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第1半透光膜をエッチングし、前記第1レジストパターンを除去する工程と、前記透明基板上及び前記遮光膜上に第2半透光膜を形成する工程と、前記第2半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第2半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第2レジストパターンを形成する工程と、前記第2レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜及び前記遮光膜をエッチングした後、前記第2レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第1半透光部及び前記第2半透光部を形成する工程と、を有し、前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第1半透光部を透過する露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光膜及び前記第2半透光膜の材質及び膜厚を選択する多階調フォトマスクの製造方法である。
光部を透過する前記露光光との位相差を制御する第12の態様に記載のパターン転写方法である。
以下に、本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1(a)に示す多階調フォトマスク100は、例えば液晶表示装置(LCD)の薄膜トランジスタ(TFT)やカラーフィルタ、またはプラズマディスプレイパネル(PDP)などを製造するために用いられる。ただし、図1、図2はフォトマスクの積層構造を例
示するものであり、実際のパターンは、これと同一とは限らない。
1半透光部122を透過する露光光と、透光部124を透過する露光光との位相差が、45°以内になるように制御されている。第1半透光部122に対応する領域と透光部124に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜4に照射される露光光の強度をこのように制御することで、該境界領域におけるレジスト残りを抑制し、レジストパターン4pの段差形状に不要な凹凸を形成しないことが可能となる。
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク100の製造方法について、図2を参照しながら説明する。
まず、図2(a)に例示するように、透明基板110上に第1半透光膜111、第2半透光膜112、遮光膜113がこの順に形成され、最上層に第1のレジスト膜131が形成されたフォトマスクブランク100bを準備する。なお、第1のレジスト膜131は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第1のレジスト膜131がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第1のレジスト膜131は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第1のレジスト膜131を感光させ、スプレー方式等の手法により第1のレジスト膜131に現像液を供給して現像し、遮光部121の形成予定領域及び第1半透光部122の形成予定領域をそれぞれ覆う第1のレジストパターン131pを形成する。第1のレジストパターン131pが形成された状態を図2(b)に例示する。
る。第1のレジストパターン131pは、第1のレジストパターン131pに剥離液を接触させて剥離させることができる。
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い第2のレジスト膜132を感光させ、スプレー方式等の手法により第2のレジスト膜132に現像液を供給して現像し、遮光部121の形成予定領域及び第2半透光部123の形成予定領域をそれぞれ覆う第2のレジストパターン132pを形成する。第2のレジストパターン132pが形成された状態を図2(d)に例示する。
続いて、多階調フォトマスク100を用いたパターン転写工程を含むTFT基板の製造方法について、図7を参照しながら説明する。4階調フォトマスクとして構成された多階調フォトマスク100を用いることで、TFT基板は以下の第1〜第3マスクプロセスを経て製造することが可能となる。
まず、図7(a)に示すように、ガラス基板10上に、金属膜として構成されたゲート電極膜20を形成する。ゲート電極膜20は、例えばスパッタリングやCVD(Chemical Vapor Deposition)等の手法を用いてガラス基板10上に金属薄膜(図示しない)を成膜した後、遮光部と透光部とからなる転写パターンを備えたバイナリ(2階調)マスクを用いたフォトリソグラフィ工程を実施し、前記金属薄膜をパターニングすることによって形成する。
3、金属薄膜24を順に成膜する。ゲート絶縁膜21、水素化アモルファスシリコン膜22、オーミックコンタクト膜23は例えばCVDにより成膜することができ、金属薄膜24は例えばスパッタリングにより成膜することができる。
次に、金属薄膜24上に均一な厚さでポジ型レジスト膜(図示しない)を形成する。そして、遮光部、透光部、半透光部を含む多階調(4階調)フォトマスクを用い、前記ポジ型レジスト膜に露光光を照射し、前記ポジ型レジスト膜を現像してパターニングする。
その結果、図7(c)に示すように、ゲート電極膜20の上方を部分的に覆うと共に、遮光部に対応する領域では前記ポジ型レジスト膜の膜厚が厚く、半透光部に対応する領域では前記ポジ型レジスト膜の膜厚が薄くなるよう構成されたレジストパターン31が形成される。なお、透光部に対応する領域(ゲート電極膜20の設けられていない領域)では、前記ポジ型レジスト膜が除去されており、金属薄膜24の表面が部分的に露出した状態となる。
次に、形成したパッシベーション膜41上に、表面が平坦面となるようにポジ型レジスト膜(図示しない)を形成する。そして、遮光部121、透光部124、第1半透光部122、第2半透光部123を含む本実施形態に係る多階調(4階調)フォトマスク100を用い、前記ポジ型レジスト膜に露光光を照射し、前記ポジ型レジスト膜を現像してパターニングする。ここで、例えば図8に示すパターンを有する4階調フォトマスクを適用することができる。その結果、図7(g)に示すように、遮光部121、第1半透光部122、第2半透光部123のそれぞれに対応する領域で、前記ポジ型レジスト膜の膜厚が順に薄くなるよう構成された、レジストパターン32が形成される。なお、透光部124に対応する領域(後述するようにパッシベーション膜41をエッチングすることでコンタクトホール41hを形成する領域)では、前記ポジ型レジスト膜が除去されており、パッシベーション膜41の表面が部分的に露出している。ここで、用いる4階調フォトマスクのパターンの断面形状は図7(f)に示すとおりである。平面視を図8に示す。尚、被加工対の表面に段差があるため、塗布したレジスト層の表面が平面であっても、レジスト膜厚が異なることから、図7(f)に示すように、第1半透光部122と第2半透光部123とをそれぞれ配置し、露光光の透過光量を互いに相違させることで、第1半透光部122に対応するレジストパターン32の膜厚と、第2半透光部123とに対応するレジストパターン32の膜厚と、が結果的に均一になるように形成している。このようにすることで、後工程のアッシング時に、レジスト残りや、被加工層へのオーバーエッチングが防止で
きる。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
以下に、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図3(a)に示す多階調フォトマスク200は、該多階調フォトマスク200の使用時に露光光を遮光(光透過率が略0%)させる遮光部221と、露光光の透過率を20〜50%、好ましくは30〜40%程度に低減させる第1半透光部222と、露光光の透過率を30〜60%、好ましくは40〜50%程度に低減させる第2半透光部223と、露光光を略100%透過させる透光部224と、を含む転写パターンを備えている。このように、露光光に対する第1半透光部222の透過率は、露光光に対する第2半透光部223の透過率よりも小さく構成されている。
ガス)を用いてエッチング可能なように構成されている。また、第1半透光膜211は、後述するように、上述のクロム用エッチング液を用いて第2半透光膜212、遮光膜213をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク200の製造方法について、図4を参照しながら説明する。
まず、図4(a)に例示するように、透明基板210上に第1半透光膜211、遮光膜213が順に積層され、最上層に第1のレジスト膜231が形成されたフォトマスクブランク200bを準備する。なお、第1のレジスト膜231は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第1のレジスト膜231がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第1のレジスト膜231は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成するこ
とが出来る。
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第1のレジスト膜231を感光させ、スプレー方式等の手法により第1のレジスト膜231に現像液を供給して現像し、遮光部221の形成予定領域及び第1半透光部222の形成予定領域をそれぞれ覆う第1のレジストパターン231pを形成する。第1のレジストパターン231pが形成された状態を図4(b)に例示する。
その後、残留している遮光膜213及び露出した透明基板210をそれぞれ覆うように第2半透光膜212を形成する。第2半透光膜212の形成は、例えばスパッタリングにより行うことが出来る。その後、形成した第2半透光膜212を覆うように第2のレジスト膜232を形成する。第2のレジスト膜232は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第2のレジスト膜232がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第2のレジスト膜232は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第2半透光膜212及び第2のレジスト膜232が形成された状態を図4(d)に例示する。
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い第2のレジスト膜232を感光させ、スプレー方式等の手法により第2のレジスト膜232に現像液を供給して現像し、遮光部221の形成予定領域及び第2半透光部223の形成予定領域をそれぞれ覆う第2のレジストパターン232pを形成する。第2のレジストパターン232pが形成された状態を図4(e)に例示する。
上に遮光部221、透光部224、第1半透光部222及び第2半透光部223を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク200の部分断面図を図4(f)に例示する。
以下に、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図5(a)に示す多階調フォトマスク300は、該多階調フォトマスク300の使用時に露光光を遮光(光透過率が略0%)させる遮光部321と、露光光の透過率を20〜50%、好ましくは30〜40%程度に低減させる第1半透光部322と、露光光の透過率を30〜60%、好ましくは40〜50%程度に低減させる第2半透光部323と、露光光を略100%透過させる透光部324と、を含む転写パターンを備えている。このように、露光光に対する第1半透光部322の透過率は、露光光に対する第2半透光部323の透過率よりも小さく構成されている。
を持たせることが出来る。遮光膜213は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。
まず、図6(a)に例示するように、透明基板310上に遮光膜313が形成され、最上層に第1のレジスト膜331が形成されたフォトマスクブランク300bを準備する。なお、第1のレジスト膜331は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第1のレジスト膜331がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第1のレジスト膜331は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第1のレジスト膜331を感光させ、スプレー方式等の手法により第1のレジスト膜331に現像液を供給して現像し、遮光部321の形成予定領域を覆う第1のレジストパターン331pを形成する。第1のレジストパターン331pが形成された状態を図6(b)に例示する。
その後、残留している遮光膜313及び露出した透明基板310をそれぞれ覆うように第1半透光膜311を形成する。第1半透光膜311の形成は、例えばスパッタリングにより行うことが出来る。その後、形成した第1半透光膜311を覆うように第2のレジスト膜332を形成する。第2のレジスト膜332は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第2のレジスト膜332がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第2のレジスト膜332は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第1半透光膜311及び第2のレジスト膜332が形成された状態を図6(c)に例示する。
その後、残留している第1半透光膜311、及び露出した透明基板310をそれぞれ覆うように第2半透光膜312を形成する。第2半透光膜312の形成は、例えばスパッタリングにより行うことが出来る。その後、形成した第2半透光膜312を覆うように第3のレジスト膜333を形成する。第3のレジスト膜333は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第3のレジスト膜333がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第3のレジスト膜333は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第2半透光膜312及び第3のレジスト膜333が形成された状態を図6(e)に例示する。
1の形成予定領域、第1半透光部322の形成予定領域、及び第2半透光部323の形成予定領域をそれぞれ覆う第3のレジストパターン333pを形成する。第3のレジストパターン333pが形成された状態を図6(f)に例示する。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
100b,200b,300b フォトマスクブランク
110,210,310 透明基板
111,211,311 第1半透光膜
112,212,312 第2半透光膜
113,213,313 遮光膜
121,221,321 遮光部
122,222,322 第1半透光部
123,223,323 第2半透光部
124,224,324 透光部
131p,231p,331p 第1のレジストパターン
132p,232p,332p 第2のレジストパターン
333p 第3のレジストパターン
Claims (14)
- 透明基板上に、遮光部、透光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクであって、
露光光に対する前記第1半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第2半透光部の透過率よりも小さく、
前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている
ことを特徴とする多階調フォトマスク。 - 前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている
ことを特徴とする請求項1に記載の多階調フォトマスク。 - 前記第2半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第2半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第2半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の多階調フォトマスク。 - 前記第1半透光部は、前記透明基板上に第1半透光膜及び第2半透光膜が積層されてなり、
前記第2半透光部は、前記透明基板上に前記第1半透光膜が形成されてなる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の多階調フォトマスク。 - 前記第1半透光部は、前記透明基板上に第1半透光膜が形成されてなり、
前記第2半透光部は、前記透明基板上に第2半透光膜が形成されてなる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の多階調フォトマスク。 - 前記第1半透光膜と前記第2半透光膜とは互いに異なる材料からなり、
前記露光光に対する前記第1半透光膜の透過率は、前記露光光に対する前記第2半透光膜の透過率よりも小さい
ことを特徴とする請求項5に記載の多階調フォトマスク。 - 前記第1半透光部は、前記透明基板上に第1半透光膜及び第2半透光膜が積層されてなり、
前記第2半透光部は、前記透明基板上に前記第2半透光膜が形成されてなる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の多階調フォトマスク。 - 前記転写パターンは、液晶表示装置製造用のパターンである
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の多階調フォトマスク。 - 透明基板上に、遮光部、透光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に第1半透光膜、第2半透光膜、及び遮光膜が順に積層され、前記第1半透光膜及び前記第2半透光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトフォトマ
スクブランクを用意する工程と、
前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第1半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第2半透光膜をエッチングし、前記第1レジストパターンを除去する工程と、
前記遮光部の形成予定領域及び前記第2半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記第1半透光膜をそれぞれエッチングした後、前記第2レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第1半透光部及び前記第2半透光部を形成する工程と、を有し、
前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第1半透光部を透過する露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光膜及び前記第2半透光膜の材質及び膜厚を選択する
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。 - 透明基板上に、遮光部、透光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に第1半透光膜及び遮光膜が順に積層され、前記第1半透光膜及び前記遮光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第1半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第1半透光膜をエッチングし、前記第1レジストパターンを除去する工程と、
前記透明基板上及び前記遮光膜上に第2半透光膜を形成する工程と、
前記第2半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第2半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜及び前記遮光膜をエッチングした後、前記第2レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第1半透光部及び前記第2半透光部を形成する工程と、を有し、
前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第1半透光部を透過する露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光膜及び前記第2半透光膜の材質及び膜厚を選択する
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。 - 透明基板上に、遮光部、透光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に遮光膜が形成されたフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域を覆う第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第1レジストパターンを除去する工程と、
前記透明基板上及び前記遮光膜上に第1半透光膜を形成する工程と、
前記第1半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第1半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1半透光膜をエッチングした後、前記
第2レジストパターンを除去する工程と、
前記透明基板上及び前記第1半透光膜上に第2半透光膜を形成する工程と、
前記第2半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域、前記第1半透光部の形成予定領域、及び前記第2半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第3レジストパターンを形成する工程と、
前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をエッチングした後、前記第3レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第1半透光部及び前記第2半透光部を形成する工程と、を有し、
前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第1半透光部を透過する露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光膜及び前記第2半透光膜の材質及び膜厚を選択する
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。 - 透明基板上に、遮光部、透光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されたレジスト膜に露光光を照射して、前記被転写体上に多階調のレジストパターンを形成するパターン転写方法であって、
前記露光光に対する前記第1半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第2半透光部の透過率よりも小さく、
前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記第2半透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する
ことを特徴とするパターン転写方法。 - 前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第1半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第1半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する
ことを特徴とする請求項12に記載のパターン転写方法。 - 前記第2半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第2半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第2半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する
ことを特徴とする請求項12又は13にパターン転写方法。
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