TWI430016B - 光罩基板、光罩及其製造方法 - Google Patents

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Description

光罩基板、光罩及其製造方法
本發明係有關於光罩基板和光罩，尤其是，用於製造平面顯示器裝置的光罩基板、及使用此光罩基板而製造之光罩等。
近年來，在用於製造平面顯示器(以下，簡稱FPD)裝置之大型FPD用光罩的領域中，有人嘗試使用具有半透光性區域(所謂的灰階部)的灰階光罩以削減光罩枚數(參照月刊FPD Intelligence、P.31－35、1999年5月(非特許文獻1))。
在此實施例中，如圖1(A)所示，灰階光罩係在透明基板上具有遮光部1、透光部2、作為半透光性區域的灰階部3。灰階部3例如是形成灰階光罩用半透光性膜(半透光性膜)3a的區域，具有調整曝光光之透過量的機能。灰階部3形成的目的係降低透過該區域之曝光光的透過量，並降低該區域之曝光光的照射量，而將與相關區域對應之光阻顯影後所降低的膜厚控制在所欲的值。
將大型灰階光罩搭載於鏡面投影(mirror projection)方式的大型曝光裝置、或使用鏡頭之鏡頭投影(lens projection)方式的大型曝光裝置中而使用時，因為，通過灰階部3之曝光光以全體而言曝光量變得不足的緣故，所以，藉由灰階部3而曝光之正型光阻僅膜厚變薄， 並殘留於基板上。也就是說，如圖1(B)所示，因為曝光量之差異，在與一般之遮光部1對應的部分1’、以及與灰階部3對應的部分3’，光阻對於顯影液之溶解性會產生差異。因此，顯影後之光阻形狀如下：與一般遮光部1相對之部分1’例如約為1μm、與灰階部3之部分3’例如約為0.4~0.5μm、與透光部2相對之部分成為無光阻之部分2’。而且，在無光阻之部分2’進行被加工基板的第1蝕刻，接著，藉由灰化法而除去與灰階部3相對之部分3’的薄光阻等，並在此部分進行第2蝕刻。藉此，以一枚光罩進行習知之光罩2枚份的步驟，而削減光罩枚數。
用於製造微處理器、半導體記憶體、系統LSI等半導體裝置之LSI用光罩即使最大也才6英吋四方左右，屬於較小型者，多半搭載於採用步進式(shot－step曝光)方式之縮小投影曝光裝置而使用。在相關之LSI用光罩中，使用矽晶圓作為被轉寫基板，最終切成多數晶片而使用。在相關之LSI用光罩中，應打破以曝光波長決定的解析極限，謀求曝光波長之短波長化。
在此實施例中，在LSI用光罩中，從排除不同鏡頭系之色差及提升不同鏡頭系之解像性的觀點來看，可以使用單色的曝光光。關於此LSI用光罩之單色曝光波長的短波長化，係朝超高壓水銀燈之g線(波長436 nm)、i線(波長365 nm)、KrF準分子雷射(波長248 nm)、ArF準分子雷射(波長193 nm)進行。
另外，在用於製造LSI用光罩之小型光罩基板中，因 為必須要有高蝕刻精度，所以藉由乾蝕刻而對光罩基板上所形成之薄膜施以圖案化步驟。
相對地，在將FPD用大型光罩搭載於鏡面投影(藉由掃瞄曝光方式之等倍投影曝光)方式之曝光裝置而使用的情況下，(1)因為僅以反射光學系而藉由光罩進行曝光，所以不會像LSI用光罩一樣有著因為鏡頭系之存在而產生的色差問題，(2)因為下列理由，而利用超高壓水銀燈之i線~g線的廣波長帶域並實施多色波曝光。其中，上述理由即是：從綜合的生產面來看，在目前的情況下，相較於單色波曝光而言，與其檢討多色波曝光之影響(根據透過光或反射光之干渉、色差的影響等)，不如確保大的曝光光強度還較為有利。在將FPD用大型光罩搭載於鏡頭方式之大型曝光裝置而使用的情況下，因為上述(2)之理由等，利用超高壓水銀燈之i線~g線的廣波長帶域而實施多色波曝光。
另外，在用於製造FPD用大型光罩之大型光罩基板方面，和LSI用光罩一樣，在重視成本面及產出更甚於重視高蝕刻精度的情況下，藉由採用蝕刻液之濕蝕刻步驟對光罩基板上所形成之薄膜進行圖案化。而且，在FPD用大型光罩之情況下，一旦於光罩圖案形成之際進行乾蝕刻的話，則乾蝕刻裝置會變得非常大，而必須導入非常高價的裝置。另外，關於適合FPD用大型光罩中之濕 製程(濕蝕刻)的光罩基板及光罩，較少受到研究。
以FPD用之大型光罩基板及大型光罩而言，有人提出一種在遮光性膜之下形成有半透光性膜的半透光性膜下置型(半透光性膜先附型)之灰階光罩基板及光罩。
在半透光性膜下置型之灰階光罩基板及光罩方面，有人提出以矽化鉬之氧化膜或矽化鉬之氮氧化膜作為半透光性膜之材料，以及以鉻(Cr)膜作為遮光性膜的材料(參照韓國特許公開2006－62200號(特許文獻1))。
由上述基板、與半透光性膜(矽化鉬之氧化膜)、與遮光性膜(Cr膜)之膜結構組成的光罩基板、矽化鉬系之半透光性膜因為對於鉻之蝕刻液的耐性高(幾乎不被蝕刻)，所以在採用對作為遮光性膜之Cr膜進行濕蝕刻的製程時是有利的。
另外，亦可以藉由氟系氣體之乾蝕刻、或蝕刻液，對上述之矽化鉬膜組成的半透光性膜進行蝕刻。但是可以知道，在藉由上述蝕刻劑而對透明基板上形成之矽化鉬的氧化膜或矽化鉬之氮氧化膜進行蝕刻並圖案化之際，於作為透明基板之合成石英玻璃或鈉鈣玻璃基板表面會產生由侵蝕所造成的損傷，基板表面之表面粗度會變粗，而有透過率降低的問題(課題1)。
另外，可以知道，在基板為鈉鈣玻璃等基板的情況下，除了上述問題外，還有所謂在基板表面產生白濁而使 得透過率進一步降低的問題(課題1)。
可以知道，上述問題成為今後之FPD用大型光罩基板及光罩之高品質化的阻礙。
如上所述，FPD用大型光罩係利用超高壓水銀燈之i線~g線的廣波長帶域，而進行多色波曝光。
在此實施例中，從作為曝光光源之超高壓水銀燈所放射之i線、h線、g線的曝光光強度(相對強度)幾乎相等(參照圖3)，因此，以相對強度而言，必須同等地重視i線、h線、g線。另外，在灰階光罩用之半透光性膜中可以發現，在橫跨i線~g線之波長帶域中，與波長變化相對之透過率變化需要是小的(課題2)。也就是說，在灰階光罩用之半透光性膜中，以縱軸顯示半透過率T且以橫軸顯示波長λ之分光透過率的特性曲線係在橫跨i線~g線之波長帶域具有平坦的分光特性(也就是說，與橫軸相對之傾斜是小的)(課題2)。其理由乃是因為，例如，在超高壓水銀燈中，雖然i線、h線、g線之光強度產生經時變化，i線、h線、g線之光強度的比例產生變化，但是，相對於上述變化，一旦半透光性膜在橫跨i線~g線之波長帶域中具有平坦的分光特性的話，則認為是有利的(例如，可以維持一定的透過率)。
可以知道，對於上述課題2，以半透光性膜之材料而言，習知技術所揭露之矽化鉬的氧化膜或矽化鉬的氧氮化膜係有改善的餘地。
而且，本發明者們係針對上述課題，以使用鉭系之半透光性膜，代替矽化鉬系之半透光性膜。但是，可以知道， 此種情況下，會產生其它課題3。例如，在對由特開2002－196473號公報(特許文獻2)所記載之透光性基板、半透光性膜(TaSi、TaO、TaN)、與遮光性膜(Cr)之膜結構所組成的光罩基板進行乾蝕刻而製作光罩時，如特許文獻2之實施例所述，必須在鉭系之半透光性膜與Cr膜之間形成SiO2 等蝕刻停止層，因此，會產生所謂膜之結構變複雜之其它課題3。另外，即使在藉由濕蝕刻而從上述光罩基板製作光罩的情況中，可以知道，必須在鉭系之半透光性膜與Cr膜之間形成像SiO2 的蝕刻停止層；亦可以知道，會產生所謂膜之結構變複雜的其它課題3。而且，蝕刻停止層成為必要的原因在於為了避免在對Cr膜進行乾或濕蝕刻之際，於鉭系之半透光性膜表面產生損傷，半透光性膜之透過率變化的問題。
本發明之目的係提供一種光罩基板及光罩，可以同時解決FPD用大型光罩基板及大型光罩中特有之上述課題1及課題2。
為了達成上述目的而熱切地進行開發的結果，發現藉由作成一種膜結構，可以提供一種光罩基板及光罩，以同時解決FPD用大型光罩基板及大型光罩中特有之上述課題1及課題2。其中，上述膜結構包括：基板、由包含鉻之材料組成的半透光性膜、以及由包含鉭之材料組成的遮光性膜、或由包含金屬矽化物之材料組成的遮光性膜。
本發明係具有以下之結構。
(結構1)
一種光罩基板，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含鉭的材料組成。
(結構2)
一種光罩基板，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含金屬矽化物的材料組成。
(結構3)
一種如結構1或2所述之光罩基板，其特徵在於：前述由包含鉻之材料組成的半透光性膜係由包含鉻之材料、鉻所組成之材料、或包含鉻與氮之材料組成。
(結構4)
一種如結構3所述之光罩基板，其特徵在於：前述由包含鉻與氮之材料組成的半透光性膜係一種在鉻中含有氮的膜，其中，在橫跨i線~g線之波長帶域中，相對於波長變化之透過率變化係在未滿5%之範圍內。
(結構5)
一種如結構1、3、4中任一個所述之光罩基板，其特徵在於：前述由包含鉭之材料組成的遮光性膜係選自由包含鉭之材料、鉭所組成之材料、包含鉭與氮之材料、包含鉭與氧之材料、及包含鉭與矽之材料所組成之群組中任一者所組成。
(結構6)
一種光罩，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於包括：使用結構1~5中任一個所述之光罩基板而製造。
根據上述結構之本發明的話，可以提供一種能同時解決FPD用大型光罩基板中特有之上述課題1及課題2的光罩基板。
另外，根據本發明的話，可以提供一種能同時解決FPD用大型光罩基板中特有之上述課題1及課題2的光罩，其中，該光罩係用於製造FPD裝置。
本發明之用於製造FPD裝置的光罩基板及光罩乃是一種用於製造FPD裝置的光罩基板，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含鉭的材 料組成。(結構1)。
根據上述結構1之發明的話，因為優級純檸檬酸氫二銨(di－Ammonium Cerium(Ⅳ)Nitrate)與過氯酸(perchloric acid)的水溶液不會對玻璃基板起蝕刻作用，所以在對半透光性膜進行濕蝕刻時不會在玻璃基板表面造成損傷，因此可以解決上述課題1。其中，上述優級純檸檬酸氫二銨(di－Ammonium Cerium(Ⅳ)Nitrate)與過氯酸(perchloric acid)的水溶液係在對由包含鉻之材料組成的半透光性膜進行圖案化之際作為蝕刻液而使用。
另外，根據上述結構1之發明的話，在解決上述課題1的同時，相較於由矽化鉬之氧化物組成的半透光性膜而言，由包含鉻之材料組成的半透光性膜因為在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化小(在橫跨i線~g線之波長帶域，具有平坦的分光特性)的緣故，所以能達成上述課題2。
在上述結構1之發明中，前述遮光性膜係以能藉由濕蝕刻或乾蝕刻而圖案化的膜者較佳。另外，在上述結構1之發明中，前述半透光性膜係以能藉由濕蝕刻而圖案化的膜者較佳。
而且，雖然以鉻之蝕刻液對於由包含鉻之材料組成的半透光性膜進行濕蝕刻時，會有在上層之鉭系的遮光性膜表面造成損傷，而遮光性膜之光學濃度產生變化的情況，但是，因為遮光性膜之膜厚設定成即使膜厚有些許變化也能得到充分之光學濃度的程度，所以不影響遮光性能。
在本發明中，由包含鉻之材料組成的半透光性膜可以藉由下列材料構成：由鉻組成的材料、包含鉻的材料、或由包含鉻與氮之材料組成者(結構3)。
在本發明中，一旦由包含鉻之材料組成的半透光性膜是氧化鉻膜(例如CrO膜等)的話，則因為膜中包含O的緣故(因為膜中之O很多)，所以在橫跨i線~g線之波長帶域中，與波長變化相對之透過率變化是大(在橫跨i線~g線之波長帶域，不具有平坦的分光特性)的。具體地，相對於由矽化鉬之氧化物或矽化鉬之氮氧化物組成的半透光性膜、或膜中實質上不含氧氣之鉻系的半透光性膜而言，氧化鉻膜所組成之半透光性膜係因為在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化較大的緣故，所以不好。因此，在本發明中，由包含鉻之材料組成的半透光性膜係以膜中實質上不含氧之鉻系的半透光性膜較佳。
在本發明中，由包含鉻之材料組成的半透光性膜一旦是Cr膜的話，則為了得到預定之透過率的膜厚係變得相對薄，而難以製作薄(膜厚)的Cr膜，另一方面，一旦是CrN膜的話，則為了得到預定之透過率的膜厚係變得相對厚，而易於製作。從上述觀點來看，由包含鉻之材料組成的半透光性膜係以包含鉻與氮之材料(CrN)者較佳。
在本發明中，在由包含鉻之材料組成之半透光性膜為由包含鉻與氮之材料組成的膜的情況(例如CrN、CrON)下，相較於Cr膜而言，因為濕蝕刻速率變大，所以較佳。 另外，相較於CrON膜而言，在CrN膜中，因為不含O，所以 濕蝕刻速率變大的緣故，故較好。由包含鉻之材料組成之半透光性膜的濕蝕刻速率大者較佳的理由如下。第1、因為半透光性膜之蝕刻速率快者的蝕刻時間短，所以在利用鉻之蝕刻液對半透光性膜進行濕蝕刻時，可以極力降低對上層之鉭系之遮光性膜表面所造成的損傷(表面粗糙等)。第2、在FPD用大型光罩基板中，一旦半透光性膜之濕蝕刻時間變長的話，半透光性膜圖案之剖面形狀會惡化，也就是說，形狀控制性會惡化，結果，成為CD精度惡化的原因。
在本發明中，由包含鉻之材料組成的半透光性膜的膜厚係根據必要之半透光性膜的透過率(例如20~60%)而設定。關於膜厚，雖然因為透過率與組成而變化，但是在以CrN膜作為半透光性膜的情況下，係以2~40nm左右者較佳，而以3~30nm者更佳。
在本發明中，以作為由鉻組成的材料而言，可以是鉻單體(Cr)。另外，以包含鉻之材料而言，可以是在鉻(Cr)含有碳(C)、氫(H)、氦(He)等元素中一個以上的材料。以包含鉻與氫之材料而言，可以是在鉻(Cr)單獨含有氮(N)的態様(CrN)，其它態様例如是，在鉻(Cr)與氮(N)之外，含有碳(C)、氧氣(O)、氫(H)、氦(He)等元素一種以上。因為上述之理由，所以上述之材料係以實質上不含氧氣之材料者較佳。
在本發明中，如上所述，從重視成本面及產出的觀點來看，由包含鉻之材料組成之半透光性膜的圖案化係以藉 由濕蝕刻而進行者較佳。
在本發明中，以作為由包含鉻之材料組成之半透光性膜的蝕刻液而言，可以是包含優級純檸檬酸氫二銨(di－Ammonium Cerium(Ⅳ)Nitrate)與過氯酸(perchloric acid)的蝕刻液。
在本發明中，為使得在橫跨i線~g線之波長帶域中，與波長變化相對之透過率變化於未滿5%的範圍內，前述由包含鉻與氮之材料組成的半透光性膜係以在鉻中含有氮的膜者較佳(結構4)。
這是因為半透光性膜藉由在橫跨i線~g線之波長帶域中而具有平坦的分光特性，所以較佳。
關於氮之較佳含有量，可以是在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化為3%以下為佳；1.5%以下、或是1.0%以下的含有量者更佳。
在上述結構1之發明中，由包含鉭之材料組成的遮光性膜係可以由下列任一材料構成，例如是由鉭組成的材料、包含鉭之材料、包含鉭與氮之材料、包含鉭與氧之材料、或是包含鉭與矽之材料(結構5)。
具體而言，可以是鉭單體(Ta)、氮化鉭(TaN)、氧化鉭(TaO)、氮氧化鉭(TaNO)、包含鉭與矽之材料(TaSi、TaSiN、TaSiO、TaSiON等)、包含鉭與矽及硼之材料(TaSiB、TaSiBN、TaSiBO、TaSiBON等)、包含鉭與硼之材料(TaB、TaBN、TaBO、TaBON等)、包含鉭與鍺之材料(TaGe、TaGeN、TaGeO、TaGeON等)、包含鉭與鍺及矽之材料(TaGeSiB、TaGeSiBN、TaGeSiBO、 TaGeSiBON等)等。關於遮光膜之膜厚，雖然也因為透過率與組成(Ta之含有比率)而變化，但是，係以70~150nm較佳，而以80~120nm更佳。
在上述結構1之發明中，由包含鉭之材料組成之遮光性膜的圖案化係可以藉由濕蝕刻或乾蝕刻而進行，如上所述，從重視成本面及產出的觀點來看，係以藉由濕蝕刻而進行者較佳。
在本發明中，以作為由包含鉭之材料組成之遮光性膜的蝕刻液而言，可以是氫氧化鈉(sodium hydroxide)、或氟酸等。
在本發明中，以作為由包含鉭之材料組成之遮光性膜的乾蝕刻氣體而言，可以是氯系氣體或氟系氣體。
在上述結構1之發明中，由包含鉭之材料組成的遮光性膜係以具有與曝光光相對之充分的光學濃度的方式，而設定其組成或膜厚等。
用於製造本發明之FPD裝置的光罩基板及光罩乃是用於製造FPD裝置的光罩基板。
此光罩基板包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含金屬矽化物的材料組成。(結構2)根據上述結構2之發明的話，在對由包含鉻之材料組成 的半透光性膜進行圖案化之際，因為作為蝕刻液而使用之優級純檸檬酸氫二銨(di－Ammonium Cerium(Ⅳ)Nitrate)與過氯酸(perchloric acid)的水溶液不會對玻璃基板起蝕刻作用，所以在對半透光性膜進行濕蝕刻時不會在玻璃基板表面造成損傷，因此可以解決上述課題1。
另外，根據上述結構2之發明的話，在解決上述課題1的同時，相較於由矽化鉬組成的半透光性膜而言，由包含鉻之材料組成的半透光性膜係因為，相對於波長變化之透過率變化在橫跨i線~g線之波長帶域中為小(在橫跨i線~g線之波長帶域中具有平坦的分光特性)，因此可以達成上述課題2。
在上述結構2之發明中，由包含金屬矽化物之材料組成的遮光性膜係具有可以利用濕蝕刻而形成高精度圖案的優點。另外，在對由包含金屬矽化物之材料組成的遮光性膜進行濕蝕刻之際，下層之由包含鉻之材料組成的半透光性膜因為對於包含金屬矽化物之材料的蝕刻液具有充分的耐性，所以不易受到損傷。因此，上述結構2之發明適合濕製程。
在上述結構2之發明中，前述遮光性膜係以應藉由濕蝕刻而圖案化之膜者較佳。另外，在上述結構2之發明中，前述半透光性膜係以應藉由濕蝕刻而圖案化之膜者較佳。
在上述結構2之發明中，以構成由包含金屬矽化物之材料組成之遮光性膜的金屬而言，可以採用鉬(Mo)、鎳(Ni)、鎢(W)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、包含上述元素之 合金、或包含上述元素或上述合金之材料等。
具體而言，例如，可以是金屬M及矽(MS i，其中M為Mo、Ni、W、Z r、Ti、Ta等過渡金屬)、氮氧化之金屬及矽(MSiON)、碳氧化之金屬及矽(MSiCO)、氮氧碳化之金屬及矽(MSiCON)、氧化之金屬及矽(MSiO)、氮化之金屬及矽(MSiN)等。
在上述結構2之發明中，由包含金屬矽化物之材料組成的遮光性膜係以具有與曝光光相對之充分光學濃度的方式，而設定其組成或膜厚等。
由包含前述金屬矽化物之材料組成之遮光性膜的圖案化係可以藉由使用包含氟化合物與氧化劑之蝕刻液的濕蝕刻而進行。其中，上述氟化合物係選自由氫氟酸(hydrofluoric acid)、矽氫氟酸、氟化氫銨(Ammonium hydrogen fluoride)所組成之群組中至少一個；上述氧化劑係選自由過氧化氫、硝酸、硫酸所組成之群組中至少一個。
在上述結構2之發明中，為了提高對於光阻液之潤濕性，由包含金屬矽化物之材料組成的遮光性膜係可以作成積層膜。例如，可以作成包含金屬與矽之金屬矽化物系的遮光性膜、以及形成於前述遮光性膜上且為氧化或氮氧化之金屬矽化物系之上層膜的積層膜。上述包含金屬與矽之金屬矽化物系的遮光性膜例如是矽化鉬(MoSi)、矽化鉭(TaSi)、矽化鈦(TiSi)、矽化鎢(WSi)等；上述形成於前述遮光性膜上且為氧化或氮氧化之金屬矽化物系之上層膜例如是氧化之鉬矽化物膜(MO SiO)、氧氮化之 鉬矽化物膜(MO SiON)、氧化之鉭矽化物膜(TaSiO)、氮氧化之鉭矽化物膜(TaSiON)、氧化之鈦矽化物膜(TiSiO)、氮氧化之鈦矽化物膜(TiSiON)、氧化之鎢矽化物膜(WSiO)、氮氧化之鎢矽化物膜(WSiON)等。上層膜之膜厚例如是50~300埃、較佳者是100~300埃、更佳者是150~300埃。上層膜亦可以是具有防止反射之機能的膜。
在上述結構2之發明中，關於由包含鉻之材料組成的半透光性膜，係與上述結構1之發明相同。
在本發明中，以基板而言，可以是合成石英、鈉鈣玻璃、無鹼玻璃等對於曝光光具有透光性的基板。
在本發明中，以超高壓水銀燈而言，雖然以具有圖3所示之特性者為例，但是本發明並不限定於此。
在本發明中，以用於製造FPD裝置之光罩基板及光罩而言，例如是LCD(液晶顯示器)、電漿顯示器、有機EL(電致發光)顯示器等用於製造FPD顯示器的光罩基板及光罩。
在此實施例中，對於LCD製造用光罩而言，包含LCD製造所需之全部光罩，例如，包含用於形成TFT(薄膜電晶體)、尤其是TFT通道部或接觸洞部、低溫多晶矽TFT、彩色濾光片、反射板(黑色矩陣)等的光罩。對於其它顯示裝置製造用光罩而言，則包含製造有機EL(電致發光)顯示器、電漿顯示器等所需之全部的光罩。
用於製造本發明之FPD裝置之光罩的特徵係使用用於製造上述本發明之FPD裝置的光罩基板而製造(結構6)。
例如，製造步驟係藉由濕蝕刻或乾蝕刻而對光罩基板上所形成之遮光性膜進行圖案化，並藉由濕蝕刻而對半透光性膜進行圖案化，以形成遮光性膜圖案及半透光性膜圖案。
以下，使用圖2說明本發明一實施例，其使用半透光性膜下置型之FPD用大型光罩基板，而製造半透光性膜下置型之灰階光罩的製造步驟。
首先，在透光性基板16表面實施依序形成半透光性膜17、遮光性膜18的步驟，而形成(準備)光罩基板20(圖2(A)。
在此實施例中，半透光性膜17例如可以藉由使用由金屬Cr組成的濺鍍靶材且使用氬氣氣體的濺鍍法、或是使用氮氣、氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化氮氣體、碳氧氣體、碳化氫系氣體、或上述氣體之混合氣體等反應性氣體的反應性濺鍍法而形成。其膜厚係可以根據必要之半透光性膜的透過率(例如20~60%)而適當地選定。
另外，遮光性膜18例如可以藉由使用由包含金屬Ta、或金屬與矽之材料等組成的濺鍍靶材且使用氬氣的濺鍍法、或使用氮氣、氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化氮氣體、碳氧氣體、碳化氫系氣體、或上述氣體之混合氣體等反應性氣體的反應性濺鍍法而形成一層或多層構造的膜(例如，附有反射防止膜之遮光性膜)。其膜厚係可以根據必要之遮光性膜的光學濃度(例如OD 3.0以上)而適當地選定。
接著，在上述光罩基板20之遮光性膜18上，形成光阻 膜(正型光阻膜或負型光阻膜)，並使用電子束或雷射描畫裝置而對上述光阻膜進行曝光，之後藉由光阻之顯影液而顯影，以形成第1光阻圖案21(圖2(B))。此第1光阻圖案21係形成一特定形狀，以便將所製造之灰階光罩30的透光部14(圖2(H))作成開口區域。另外，以形成第1光阻圖案21之光阻而言，係可以使用環氧樹酯(Novolac)系光阻。
接著，以第1光阻圖案21作為光罩，對光罩基板20之遮光性膜18進行濕蝕刻或乾蝕刻(圖2(C))。藉由此蝕刻而在遮光性膜18形成遮光性膜圖案22。
形成上述遮光性膜圖案22之後，藉由光阻剝離液而將遮光性膜圖案22上殘存之第1光阻圖案21剝離(圖2(D))。
剝離上述第1光阻圖案21之後，將形成有遮光性膜圖案22之光罩基板20浸漬於包含鉻之材料的蝕刻液中，並以遮光性膜圖案22為光罩，對半透光性膜17進行濕蝕刻，而形成半透光性膜圖案23(圖2(E))。藉由上述遮光性膜圖案22及半透光性膜圖案23而形成透光部14。
如上所述而形成半透光性膜圖案23之後，實施除去構成遮光性膜圖案22之遮光性膜18之所需部分以外部分的步驟。也就是說，在遮光性膜圖案22上及透光性基板16上形成光阻膜，並如前所述一樣，對此光阻膜進行曝光、顯影，以形成第2光阻圖案24(圖2(F))。此第2光阻圖案24係形成一特定形狀，以將灰階部15作成開口區域。接著，以第2光阻圖案24為光罩，進一步對構成遮光性膜圖案22的遮光性膜18進行濕蝕刻或乾蝕刻(圖2(G))。
之後，利用光阻剝離液將殘存之第2光阻圖案24剝離。
結果，可以得到灰階光罩30，其具有由半透光性膜17組成的灰階部15、與由遮光性膜18及半透光性膜17疊積而成之遮光部13(圖2(H))。
以下，根據實施例，進一步詳細説明本發明。
(實施例1)
(光罩基板之製作) 以基板而言，使用大型玻璃基板(合成石英(QZ)10mm厚、尺寸850 mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，形成由包含鉻與氮之材料組成的半透光性膜。具體而言，使用Cr靶材，以Ar與N2 氣體為濺鍍氣體以5nm膜厚形成CrN膜。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由包含鉭之材料組成的遮光性膜。具體而言，使用Ta靶材，首先，以Ar氣體為濺鍍氣體，並以70nm膜厚形成Ta膜，接著，以Ar與O2 氣體為濺鍍氣體，並以25nm膜厚連續形成TaO膜，以形成遮光性膜。
藉由以上之步驟製作FPD用大型光罩基板。
(光罩之製作) 接著，根據上述圖2所示之半透光性膜下置型的灰階光罩製造步驟，而製造光罩。此時，以作為由包含鉭之材料組成之遮光性膜的蝕刻液而言，例如可以使用氫氧化鈉。另外，以作為由包含鉻與氮之材料組成之半透光性膜的蝕刻液而言，例如可以在常溫下使用包含優級純檸檬酸氫二 銨(di－Ammonium Cerium(Ⅳ)Nitrate)與過氯酸(perchloric acid)的蝕刻液。
(評價) 藉由分光光度計(日立製作所社製：U－4100)測定光罩製作後之灰階部15中的分光透過率。結果，曝光光源之波長中的透過率如下：在365nm(i線)為42%、在406nm(h線)為43%、在436nm(g線)為44%，且在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化為小，而在橫跨i線~g線之波長帶域中具有平坦的分光特性。
另外，根據利用電子顯微鏡觀察透光部14中之透光性基板16表面狀態的結果，並沒有發現，認為可能由包含鉻與氮材料組成之半透光性膜的蝕刻液的侵蝕所造成的損傷。
而且，根據利用電子顯微鏡觀察遮光部13表面(上面)之表面狀態的結果，並沒有發現，認為可能由包含鉻與氮材料組成之半透光性膜的蝕刻液的侵蝕所造成的損傷。
(實施例2)
(光罩基板及光罩之製作) 以基板而言，使用大型玻璃基板(合成石英(QZ)10mm厚、尺寸850 mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，形成由包含鉻與氮之材料組成的半透光性膜。具體而言，使用Cr靶材，以Ar與N2 氣體為濺鍍氣體以8nm膜厚形成CrN膜。
接著，在上述半透光性膜之上，實施例1同樣地，進行 遮光性膜之成膜。
藉由以上之步驟製作FPD用大型光罩基板。或者，光罩之製作亦與實施例1同樣地進行，以製造光罩。
(評價) 藉由分光光度計(日立製作所社製：U－4100)測定光罩製作後之灰階部15中的分光透過率。結果，曝光光源之波長中的透過率如下：在365nm(i線)為21%、在406nm(h線)為21.4%、在436nm(g線)為22.3%，且在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化為小，而在橫跨i線~g線之波長帶域中具有平坦的分光特性。
另外，根據利用電子顯微鏡觀察透光部14中之透光性基板16表面狀態的結果，並沒有發現，認為可能由包含鉻與氮材料組成之半透光性膜的蝕刻液的侵蝕所造成的損傷。
而且，根據利用電子顯微鏡觀察遮光部13表面(上面)之表面狀態的結果，並沒有發現，認為可能由包含鉻與氮材料組成之半透光性膜的蝕刻液的侵蝕所造成的損傷。
(實施例3)
在實施例1、2中，以半透光性膜而言，除了使用Cr膜替代CrN膜以外，其餘與實施例1、2一樣，製作光罩基板及光罩，並進行同樣的評價。
而且，半透光性膜係使用Cr靶材，並以Ar為濺鍍氣體，而形成5nm的Cr膜。
(評價) 藉由分光光度計(日立製作所社製：U－4100)測定光罩製作後之灰階部15中的分光透過率。結果，曝光光源之波長中的透過率如下：在365nm(i線)為20%、在406nm(h線)為20.3%、在436nm(g線)為20.5%，且在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化為小，而在橫跨i線~g線之波長帶域中具有平坦的分光特性。
另外，根據利用電子顯微鏡觀察透光部14中之透光性基板16表面狀態的結果，並沒有發現，認為可能由包含鉻與氮材料組成之半透光性膜的蝕刻液的侵蝕所造成的損傷。
(實施例4)
在實施例1、2中，除了藉由使用氯氣之乾蝕刻對於由包含鉭之材料組成的遮光性膜進行圖案化以外，其餘與實施例1、2同樣地製作光罩基板及光罩，並進行同樣的評價。
結果，可以得到與實施例1、2同樣的評價。
(實施例5)
在實施例1、2中，除了使用由包含鉬與矽之材料組成的遮光性膜替代由包含鉭之材料組成的遮光性膜以外，其餘與實施例1、2同樣地製作光罩基板及光罩並進行同樣之評價。
而且，由包含鉬與矽之材料組成的遮光性膜係使用MoSi2 靶材(Mo：33莫耳%、Si：67莫耳%)，首先，以Ar氣體為濺鍍氣體而形成膜厚70nm的MoSi2 膜(膜之組成比為Mo：33原子%、Si：67原子%)，接著，以Ar氣體及氧 氣為濺鍍氣體，而連續形成膜厚25nm的MoSiO膜(膜之組成比為Mo：13原子%、Si：27原子%、O：60原子%)，以形成遮光性膜。
另外，由包含鉬與矽之材料組成之遮光性膜的圖案化，係使用混合了氟化氫銨與過氧化氫的水溶液作為蝕刻液，並藉由濕蝕刻而進行。
評價之結果係可以得到與實施例1、2同様的評價。
另外確認了，因為遮光性膜之上層形成有MoSiO膜，相較於遮光性膜為MoSi之單層膜的情況而言，對於光阻液之潤濕性較佳，故光阻膜之塗布膜厚的面內均一性較佳。
(實施例6)
在實施例1、2中，除了使用由包含鉬與矽之材料組成的遮光性膜替代由包含鉭之材料組成的遮光性膜以外，其餘與實施例1、2同樣地製作光罩基板及光罩，並進行同樣之評價。
而且，由包含鉬與矽之材料組成的遮光性膜係使用MoSi2 靶材(Mo：33莫耳%、Si：67莫耳%)，首先，以Ar氣體為濺鍍氣體而形成膜厚70nm的MoSi2 膜(膜之組成比為Mo：33原子%、Si：67原子%)，接著，以Ar氣體及NO氣體為濺鍍氣體，而連續形成膜厚25nm的MoSiON膜(膜之組成比為Mo：18原子%、Si：37原子%、O：30原子%、N：15原子%)，以形成遮光性膜。
另外，包含鉬與矽之材料組成之遮光性膜的圖案化，係使用混合了氟化氫銨與過氣化氫的水溶液作為蝕刻液， 並藉由濕蝕刻而進行。
評價之結果係可以得到與實施例1、2同樣的評價。
另外確認了，因為遮光性膜之上層形成有MoSiON膜，相較於遮光性膜為MoSi之單層膜的情況而言，對於光阻液之潤濕性較佳，故光阻膜之塗布膜厚的面內均一性較佳。
(比較例1)
(光罩基板之製作) 以基板而言，使用大型玻璃基板(合成石英(QZ)10mm厚、尺寸850 mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，形成半透光性膜。具體而言，使用MoSi2 靶材(Mo：33莫耳%、S i：67莫耳%)，以Ar氣體＋O2 氣體＋N2 氣體為濺鍍氣體，並以5nm膜厚形成MoSiON膜。
接著，在上述半透光性膜之上，形成遮光性膜。具體而言，使用Cr靶材，並以Ar為濺鍍氣體，形成100nm之Cr膜，以形成遮光性膜。
藉由以上之步驟製作FPD用大型光罩基板。
(光罩之製作) 接著，根據上述圖2所示之半透光性膜下置型的灰階光罩製造步驟，而製造光罩。此時，以作為由鉻組成之遮光性膜的蝕刻液而言，在常溫下使用包含優級純檸橡酸氫二銨與過氯酸的蝕刻液。另外，以由包含鉬與矽之材料組成之半透光性膜的圖案化而言，例如可以使用混合氟化氫銨與過氧化氫的水溶液作為蝕刻液，並藉由濕蝕刻而進行。
(評價) 藉由分光光度計(日立製作所社製：U－4100)測定光罩製作後之灰階部15中的分光透過率。結果，曝光光源之波長中的透過率如下：在365nm(i線)為39.5%、在406nm(h線)為42.7%、在436nm(g線)為45.1%，且在橫跨i線~g線之波長帶域中與波長變化相對之透過率變化為大，而在橫跨i線~g線之波長帶域中不具有平坦的分光特性。
另外，根據利用電子顯微鏡觀察透光部14中之透光性基板16表面狀態的結果，發現了認為可能由包含鉬與矽之材料組成之半透光性膜的蝕刻液的侵蝕所造成的損傷。
而且，在比較例1中確認，以遮光性膜而言，在使用CrO膜替代Cr膜的情況中，也具有與比較例1一樣的評價結果。
(參考例1)
在實施例1、2中，以半透光性膜而言，除了使用CrO膜替代CrN膜以外，其餘與實施例1、2一様，製作光罩基板及光罩，並進行同樣的評價。
而且，半透光性膜係使用Cr靶材，並以Ar與氧氣之混合氣體為濺鍍氣體，而形成40nm的CrO膜。此膜組成為Cr：O＝2：3(原子%比)。
(評價) 藉由分光光度計(日立製作所社製：U－4100)測定光罩製作後之灰階部15中的分光透過率。結果，曝光光源之波長中的透過率如下：在365nm(i線)為27.6%、在406nm(h線)為31.4%、在436nm(g線)為33.6%，且在橫跨i線~g線之波 長帶域中與波長變化相對之透過率變化為大，而在橫跨i線~g線之波長帶域中不具有平坦的分光特性。
以上，雖然揭露了幾個較佳實施例以說明本發明，但是本發明並不限定於上述實施例。
1‧‧‧遮光部
2‧‧‧透光部
3‧‧‧灰階部
3a‧‧‧半透光性膜
1’‧‧‧遮光部1對應的部分
2’‧‧‧透光部2相對之部分成為無光阻之部分
3’‧‧‧灰階部3對應的部分
13‧‧‧遮光部
14‧‧‧透光部
15‧‧‧灰階部
16‧‧‧透光性基板
17‧‧‧半透光性膜
18‧‧‧遮光性膜
20‧‧‧光罩基板
21‧‧‧第1光阻圖案
22‧‧‧遮光性膜圖案
23‧‧‧半透光性膜圖案
24‧‧‧第2光阻圖案
30‧‧‧灰階光罩
圖1係繪示用於説明具有半透光性膜之灰階光罩的圖；圖1(A)係繪示部分平面圖；圖1(B)係繪示部分剖面圖。
圖2(A)~(H)係繪示用於説明半透光性膜下置型之灰階光罩及其製造步驟的圖。
圖3係繪示作為曝光光源之超高壓水銀燈之分光分布的示意圖。
13‧‧‧遮光部
14‧‧‧透光部
15‧‧‧灰階部
16‧‧‧透光性基板
17‧‧‧半透光性膜
18‧‧‧遮光性膜
20‧‧‧光罩基板
21‧‧‧第1光阻圖案
22‧‧‧遮光性膜圖案
23‧‧‧半透光性膜圖案
24‧‧‧第2光阻圖案
30‧‧‧灰階光罩

Claims (12)

  1. 一種光罩基板，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含鉭的材料組成，前述遮光性膜係以在製造光罩之際能藉由濕蝕刻或乾蝕刻而圖案化的膜，前述半透光性膜係以在前述濕蝕刻或乾蝕刻之後能藉由與前述濕蝕刻相異之蝕刻液的濕蝕刻而圖案化的膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板，其中，前述由包含鉻之材料組成的半透光性膜係由包含鉻之材料、鉻所組成之材料、或包含鉻與氮之材料組成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光罩基板，其中，前述由包含鉻與氮之材料組成的半透光性膜係一種在鉻中含有氮的膜，其中，在橫跨i線~g線之波長帶域中，相對於波長變化之透過率變化係在未滿5%之範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板，其中，前述由包含鉭之材料組成的遮光性膜係選自由包含鉭之材料、鉭所組成之材料、包含鉭與氮之材料、包含鉭與氧之材料、及包含鉭與矽之材料所組成之群組中任一者所組成。
  5. 一種光罩，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於： 使用申請專利範圍第1至4項中任一項所述之光罩基板而製造。
  6. 一種光罩基板，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含金屬矽化物的材料組成，前述遮光性膜係以在製造光罩之際能藉由濕蝕刻而圖案化的膜，前述半透光性膜係以在前述濕蝕刻之後能藉由與前述濕蝕刻相異之蝕刻液的濕蝕刻而圖案化的膜。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光罩基板，其中，前述由包含鉻之材料組成的半透光性膜係由包含鉻之材料、鉻所組成之材料、或包含鉻與氮之材料組成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光罩基板，其中，前述由包含鉻與氮之材料組成的半透光性膜係一種在鉻中含有氮的膜，其中，在橫跨i線~g線之波長帶域中，相對於波長變化之透過率變化係在未滿5%之範圍內。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之光罩基板，其中，前述由包含鉭之材料組成的遮光性膜係選自由包含鉭之材料、鉭所組成之材料、包含鉭與氮之材料、包含鉭與氧之材料、及包含鉭與矽之材料所組成之群組中任一者所組成。
  10. 一種光罩，用於製造平面顯示器裝置，其特徵在於：使用申請專利範圍第6至9項中任一項所述之光罩基板而製造。
  11. 一種光罩之製造方法，為用於製造平面顯示器裝置之光罩之製造方法，包括：準備光罩基板，包括：基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含鉭的材料組成，在前述光罩基板之遮光性膜上，形成第1光阻圖案；以前述第1光阻圖案作為光罩，藉由對前述遮光性膜濕蝕刻或乾蝕刻而形成遮光性膜圖案；剝離前述第1光阻圖案之後，以前述遮光性膜圖案作為光罩，藉由以與前述濕蝕刻相異之蝕刻液對前述半透光性膜濕蝕刻而形成半透光性膜圖案；在前述遮光性膜圖案及基板上，形成第2光阻圖案；以及以前述第2光阻圖案作為光罩，對構成遮光性膜圖案之遮光性膜進一步濕蝕刻或乾蝕刻。
  12. 一種光罩之製造方法，為用於製造平面顯示器裝置之光罩之製造方法，包括：準備光罩基板，包括： 基板；半透光性膜，形成於前述基板上，由包含鉻的材料組成；以及遮光性膜，形成於前述半透光性膜上，由包含金屬矽化物的材料組成，在前述光罩基板之遮光性膜上，形成第1光阻圖案；以前述第1光阻圖案作為光罩，藉由對前述遮光性膜濕蝕刻而形成遮光性膜圖案；剝離前述第1光阻圖案之後，以前述遮光性膜圖案作為光罩，藉由以與前述濕蝕刻相異之蝕刻液對前述半透光性膜濕蝕刻而形成半透光性膜圖案；在前述遮光性膜圖案及基板上，形成第2光阻圖案；以及以前述第2光阻圖案作為光罩，對構成遮光性膜圖案之遮光性膜進一步濕蝕刻。
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