多級灰度光掩模、其制造方法以及顯示裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對以液晶、有機EL(電致發光:Electro Luminescence)為代表的顯示裝置的制造有用的多級灰度光掩模和其制造方法、以及使用了該多級灰度光掩模的顯示裝置的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，已知有具備在透明基板上形成的遮光膜及半透光膜分別被圖案化而成的轉印用圖案的多級灰度光掩模。
[0003]例如在專利文獻I中記載有即使不設置蝕刻阻擋膜也能夠用蝕刻特性相同或者相近的膜材料構成遮光膜和半透光膜并且能夠防止半透光部的圖案偏移的半色調膜型的灰色調掩模及其制造方法。
[0004]專利文獻1:日本特開2005-257712號公報
[0005]使用了半透光膜的多級灰度光掩模(灰色調掩模)在顯示裝置等的制造過程中能夠減少所需要的光掩模的張數，所以對生產效率的提升有用。這里，如專利文獻I所述，使用了半色調膜的多級灰度光掩模具有實施了圖案化的多張膜(遮光膜、使曝光光線一部分通過的半透光膜等)層疊而成的轉印用圖案。在制造這樣的多級灰度光掩模時，根據專利文獻I所述的制造方法，因為在膜原材料中不需要選擇相互具有蝕刻選擇性的原材料，所以具有原材料的選擇范圍廣的優點。
[0006]在專利文獻I所述的制造方法中，通過圖2所述的工序，制造圖2的(i)所示的灰色調掩模300。具體而言，首先準備在透明基板201上形成了遮光膜202并在其上涂敷正型抗蝕劑而形成了抗蝕劑膜203的光掩模坯200(圖2的(a))。
[0007]然后，使用激光描繪機等進行描繪(第一描繪)，并顯影。由此在形成半透光部的區域(圖2的A區域)，抗蝕劑膜被除去，在形成遮光部的區域(圖2的B區域)及形成透光部的區域(圖2的C區域)形成殘留有抗蝕劑膜的抗蝕劑圖案203a(圖2的(b))。
[0008]接下來，將形成的抗蝕劑圖案203a作為掩模，對遮光膜202進行蝕刻(第一蝕刻)，在與遮光部(B區域)和透光部(C區域)相對應的區域形成遮光膜圖案202a(圖2的(c))。然后，除去抗蝕劑圖案203a (圖2的⑷)。
[0009]通過以上說明的第一次的光刻工序，與半透光部相對應的區域(A區域)被劃定，在該時刻，遮光部(B區域)和透光部(C區域)沒有被劃定。
[0010]接下來，對由以上處理得到的帶遮光膜圖案的基板的整個表面形成半透光膜204(圖2的(e))。由此，形成A區域的半透光部。
[0011]然后，對半透光膜204的整個表面涂敷正型抗蝕劑來形成抗蝕劑膜205(圖2的(f))，并進行描繪(第二描繪)。顯影后，在透光部(C區域)除去抗蝕劑膜205，在遮光部(B區域)和半透光部(A區域)形成殘留有抗蝕劑膜抗蝕劑圖案205a(圖2的(g))。
[0012]將形成的抗蝕劑圖案205a作為掩模，對成為透光部的C區域的半透光膜204和遮光膜圖案202a進行蝕刻(第二蝕刻)而除去(圖2的(h))。這里，因為半透光膜和遮光膜的蝕刻特性相同或相近，因此能夠連續地進行蝕刻。然后，上述第二蝕刻之后，除去抗蝕劑圖案205a從而灰色調掩模300完成(圖2的(i))。
[0013]根據以上說明的制造方法，通過兩次光刻工序從而遮光膜和半透光膜分別被圖案化，從而具有遮光部、透光部及半透光部的灰色調掩模被制造出。
[0014]在該制造方法中，半透光部的圖案尺寸和半透光部與遮光部之間的位置關系由第一次光刻工序來確保，所以具有能夠不產生圖案偏移地形成在TFT(薄膜晶體管:Thin FilmTransistor)的特性上重要的溝道部的優點。
[0015]另外，在搭載有液晶、有機EL的顯示裝置中，在圖像的亮度、清晰性、反應速度、消耗電力的降低、進一步成本降低等多方面，要求越來越多的技術改良。該狀況下，對用于制造這些設備的光掩模，要求具有如下功能:不僅能夠以以往相比更精致地形成細微的圖案，還能夠以低成本將圖案轉印至被轉印體(面板基板等)。另外，所要求的轉印用圖案的設計也多樣化、復雜化。
[0016]在該狀況下，根據本發明者們的討論，發現了新課題。
[0017]根據上述專利文獻I的工序，通過第二蝕刻，連續地在I個工序蝕刻除去半透光膜和遮光膜這2個膜(圖2的(h))。這里，例如，若設遮光膜是以鉻(Cr)為主成分的膜，半透光膜是由鉻化合物構成的膜，設前者的蝕刻所需時間為X(例如50秒)，后者的蝕刻所需時間為Y (例如10秒)，則在第二蝕刻中，需要(X+Y)的蝕刻時間(例如60秒)，與蝕刻遮光膜或者半透光膜這單個膜的情況下相比，變成長時間。
[0018]此外，這里作為蝕刻方法，適用濕式蝕刻。這是因為濕式蝕刻能夠極其有利地適用于顯示裝置制造用光掩模。這是因為對于面積比較大(一邊為300mm以上)且存在多種大小的基板的顯示裝置制造用光掩模而言，濕式蝕刻與需要真空裝置的干式蝕刻相比，不管是設備方面還是效率方面均大為有利。
[0019]對于濕式蝕刻而言，各向同性蝕刻的性質較強，不僅在被蝕刻膜的深度方向，在與被蝕刻膜表面平行的方向，蝕刻也進展。一般而言，在需要較長蝕刻時間的情況下，存在在蝕刻量的面內偏差擴大的趨勢，所以隨著濕式蝕刻的時間變長，側蝕量增加，該量在面內的偏差也增加。因此，在上述情況下，形成的轉印用圖案的線寬(⑶，臨界尺寸:CriticalDimens1n，以下作為圖案的線寬的意思來使用)精度易于惡化。S卩，對于需要上述(X+Y)(秒)的第二蝕刻，在該點上存在問題。另外，伴隨著蝕刻時間的變長，蝕刻劑的使用量也增力口，包含重金屬的廢液處理的負擔也增加。
[0020]另外，在轉印用圖案的設計復雜化、是細微尺寸(CD)的圖案的情況下，本發明者們進一步關注于產生以下那樣問題的可能性。
[0021]在表示上述專利文獻I的制造方法的圖2的(i)中，形成有包括半透光部與遮光部鄰接的部分的圖案，但是除了這樣的圖案之外，在最近的顯示裝置制造用的光掩模的轉印用圖案中還包括更復雜的圖案。例如，存在除了上述鄰接部分之外還具有透光部與半透光部鄰接的部分的轉印用圖案等的需要。
[0022]因此，例如考慮在上述圖2所示的轉印用圖案還具有透光部與半透光部鄰接的部分的情況(參照圖3的(i))。這里，在圖3中的A區域是半透光部、B區域是遮光部的點，與上述圖2的工序相同。另外，在圖3中，將與遮光部鄰接的透光部設為Cl區域，與半透光部鄰接的透光部設為C2區域。
[0023]圖3的(a)?(d)的工序(第一光刻工序)分別與圖2的(a)?(d)相對應，圖3的(e)?(i)的工序(第二光刻工序)分別與圖2的(e)?(i)相對應。這里，在表示第二蝕刻的圖3(h)的步驟中，在成為透光部Cl的區域，蝕刻除去半透光膜204和遮光膜圖案202a，在成為透光部C2的區域，僅半透光膜204被蝕刻除去。
[0024]這時，第二蝕刻的所需時間的設定變得困難。因為透光部Cl的部分需要上述(X+Y)蝕刻時間，而在成為透光部C2的部分與上述Y相當的蝕刻時間就夠了。
[0025]因此，在用于形成透光部Cl的蝕刻結束時，在C2的部分，蝕刻過度進行，在抗蝕劑圖案205a之下的半透光膜204，側蝕進展(在圖3的(h)中，用標號210表示的半透光膜的邊緣部分)。其結果，半透光膜圖案204a的尺寸變得與抗蝕劑圖案205a的尺寸不同。
[0026]因此，需要預先考慮使該側蝕量預先反映在描繪數據中。即，作為描繪數據按照蝕刻略微減少(蝕刻量少的側)的方式預先實施描繪數據的定型(sizing)，側蝕進展的結果是，成為恰好設計的(如設計那樣的)尺寸。但是，即使采用該手法，也不能解決上述蝕刻量的面內偏差。
[0027]并且，若設側蝕量為Sym(參照圖3的(h))，則在上述定型中，針對欲得到的透光部C2的尺寸，必須預先窄2S(ym)量地進行描繪。因此，基于描繪數據的透光部C2的尺寸顯著變細微，接近描繪裝置所保證的線寬界限，難于得到穩定的CD精度。另外，具有比2S(ym)小的線寬的透光部C2則變得不能形成。
[0028]因此，可知在圖3的方法中，在欲制造更細微且更高CD精度的多級灰度光掩模的情況下，仍殘留著課題。
[0029]另外，在圖3的(b)的第一描繪中，對用于形成透光部Cl的描繪數據導入定型。艮P，以在第一描繪、第二描繪之間相互產生對準錯位為前提，按照產生比所期望的透光部Cl的尺寸(參照圖3的(b)的縱向虛線)小考慮了對準錯位的尺寸量的抗蝕劑圖案的開口的方式(按照蝕刻減少的方式)進行描繪。若不進行此，則會由于第二描繪、顯影，在成為透光部Cl的區域內的一部分殘留抗蝕劑圖案，產生形成不需要的半透光部的不良狀態。以下參照圖4對此