光掩模、光掩模的制造方法和显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及光掩模、光掩模的制造方法和显示装置的制造方法。
背景技术
伴随着显示装置等电子器件产品的高精细化等，对于在它们的制造中使用的光掩模所具备的转印用图案，更严格地进行尺寸控制的要求正在提高。
与此相关，例如，专利文献1中记载了一种对遮光膜的图案更准确地进行尺寸控制的方法。即，记载了下述方法：将抗蚀剂图案作为掩模而进行遮光膜的蚀刻，去除未被抗蚀剂图案覆盖的遮光膜并在停止蚀刻后，从基板的背面侧照射光，使未被遮光膜遮光的抗蚀剂感光，进行显影，由此掌握遮光膜的边缘位置，确定追加蚀刻时间。
另外，例如，专利文献2中记载了一种用于准确地进行停止蚀刻的时机的检测(终点检测)的方法。根据专利文献2中记载的方法，使用包括用于形成所要获得的转印用图案的转印用图案数据、和用于形成尺寸测定用的监视图案的监视图案数据的图案数据，对抗蚀剂膜进行描绘，形成了抗蚀剂图案。将该抗蚀剂图案作为掩模，对光学膜实施了规定时间的蚀刻后，测定监视图案的尺寸，基于该尺寸对光学膜实施了追加的蚀刻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-169750号公报
专利文献2：日本特开2015-191088号公报
发明内容
发明所要解决的课题
对显示装置(液晶显示装置、有机EL显示装置等)所要求的画质、亮度、操作速度以及省电性能的水平比以往更高。鉴于这种情况，期望在显示装置的制造中使用的光掩模的转印用图案微细化、高密度化。
在制造显示装置时，使用光刻工序制造具备所期望的转印用图案的光掩模。即，在成膜于透明基板上的光学膜上形成抗蚀剂膜，利用能量射线(激光等)对该抗蚀剂膜进行描绘并显影，将由此得到的抗蚀剂图案作为掩模，对光学膜实施蚀刻。根据需要，进一步成膜其他光学膜，重复光刻工序，形成最终的转印用图案。此处的光学膜例如包括对朝向光掩模的曝光光进行遮光的遮光膜、使曝光光部分透过的半透光膜、或者相移膜或蚀刻阻挡膜等功能膜等。
显示装置制造用光掩模与半导体器件制造用光掩模(通常主表面的一边为5～6英寸)相比尺寸大(例如主表面的一边为300mm以上的四边形等)，而且存在多种尺寸。因此，在光学膜的蚀刻中，与需要真空腔室的干蚀刻相比，在应用湿蚀刻的情况下，具有装置及工序的负担小、而且容易控制的优点。
另一方面，湿蚀刻也会带来困难。通常，干蚀刻具有各向异性蚀刻的性质，而湿蚀刻中蚀刻各向同性地进行，各向同性蚀刻的特性强。因此，从蚀刻对象的光学膜的侧面也会进行蚀刻(侧面蚀刻)。图1是示出作为光学膜的遮光膜的侧面被湿蚀刻所蚀刻的状态的SEM(扫描电子显微镜)照片。被蚀刻而成的光学膜图案的尺寸未必与成为了蚀刻掩模的抗蚀剂图案的尺寸一致。在实施了规定时间蚀刻的时刻，光学膜图案的边缘前进至抗蚀剂图案的边缘位置的内侧，从抗蚀剂图案的表面侧观察的情况下，光学膜图案成为被抗蚀剂图案覆盖的状态，因此无法直接计测其尺寸。因此，难以确定蚀刻的终点。
为了达到所期望的图案尺寸，即便能够掌握蚀刻速率(每单位时间的蚀刻量)，仅依赖此来确定蚀刻所需的时间也未必是有效的。例如，在湿蚀刻时成为蚀刻掩模的抗蚀剂图案受到抗蚀剂的显影温度、显影剂浓度等显影条件的变动或不均的影响而形成，难以始终使该显影条件固定。
此外，尽管抗蚀剂图案的边缘形状是通过描绘形成的，但可知抗蚀剂图案的膜厚、光学膜的表面反射率会对描绘条件产生影响。然而，抗蚀剂图案的膜厚、光学膜的表面性也不容易始终为固定值。
即，在对光学膜进行湿蚀刻时的现实的蚀刻进行中，无法避免来自光学膜和蚀刻剂的纯蚀刻速率以外的因素、特别是抗蚀剂起因的变动因素。
若考虑上述现状来进行尺寸精度高的图案化，与上述变动因素的影响无关，掌握至蚀刻终点的准确的蚀刻时间(即，必要的残余蚀刻量的蚀刻所需的蚀刻时间)很有用。
在专利文献1中记载的方法中，在遮光膜的蚀刻后，从基板的背面照射光，使未被遮光膜遮光的部分的抗蚀剂图案感光，进行显影。由此，使抗蚀剂图案的边缘位置与遮光膜的边缘位置一致，掌握该边缘位置，从而确定追加蚀刻时间。根据该方法，能够掌握被抗蚀剂图案覆盖的遮光膜的边缘位置，因此可得到必要的追加蚀刻量、即追加蚀刻时间。
但是，该方法对于满足近来的显示装置所要求的极为严格的尺寸精度而言未必有效。这是因为，根据专利文献1中记载的方法，从基板的背面照射光后进行了显影时，由于光掩模基板面内的显影速度偏差，难以使抗蚀剂图案的边缘与遮光膜的边缘完全一致。因此，在光学膜图案的尺寸测定中，无法保证是否直接测定了光学膜的尺寸，会产生得不到充分的测定精度的情况。
在专利文献2中记载的方法中，通过将形成有监视图案的部分的抗蚀剂膜部分去除，由表面侧直接测定了监视图案的尺寸。基于该监视图案的尺寸计算出追加蚀刻时间，对光学膜实施了蚀刻。根据该方法，测定了将光学膜图案化而得到的监视图案的尺寸，因此难以受到抗蚀剂起因的变动因素的影响。
但是，专利文献2中记载的方法对于获得高尺寸精度而言未必充分。这是因为，在利用专利文献2中记载的方法的尺寸测定中，不是直接测定需要尺寸控制的转印用图案的尺寸，而是从监视图案间接地获得需要尺寸控制的转印用图案的尺寸，因此算出的追加蚀刻时间未必准确。
若考虑上述现状来进行尺寸精度高的图案化，获得下述方法很有用，该方法难以受到抗蚀剂起因的变动因素的影响，能够精确地掌握至蚀刻终点的准确的蚀刻时间(即，适合对光学膜所需的蚀刻量的蚀刻时间)。
如上所述，在以液晶、有机EL为代表的显示装置中，具有比以往更微细的结构的装置趋于增加。该趋势是在承担该显示装置的驱动的薄膜晶体管(TFT)基板、滤色器(光阻间隙、色板)等欲通过光掩模获得的结构物各自中所共通的趋势，与这些显示装置中的图像的精细性、操作速度、亮度、省电等需求有关。
如上所述，对显示装置制造用光掩模所具有的转印用图案的CD(临界尺寸：以下以图案宽度的含义使用)的精度要求日益严格。这不限于线与间隙(line and space)图案、孔图案等图案设计，是相同的。例如期待满足转印用图案的CD精度为目标值±50nm以下、进而为目标值±20nm以下的严格规格的手段。
本发明人着眼于上述课题，为了使所形成的转印用图案的CD的中心值以良好的精度与目标值一致而进行了深入的研究。
本发明的目的在于获得一种光掩模的制造方法，其能够形成尺寸精度高的转印用图案。
用于解决课题的手段
(第1方式)
本发明的第1方式为一种光掩模的制造方法，其为在透明基板上具备转印用图案的光掩模的制造方法，其包括下述工序：
准备光掩模基板的工序，该光掩模基板是在上述透明基板上依次形成有光学膜和抗蚀剂膜的基板；
初期显影工序，利用描绘装置对上述抗蚀剂膜进行描绘并进行显影，由此形成抗蚀剂图案；
预备蚀刻工序，将上述抗蚀剂图案作为掩模，对上述光学膜实施规定时间的湿蚀刻，形成由上述光学膜得到的预备图案；
追加显影工序，在通过上述预备蚀刻工序形成的上述预备图案的边缘的至少一部分处于上述抗蚀剂图案的区域内的状态下，对上述抗蚀剂图案实施追加的显影，使上述抗蚀剂图案的边缘后退，使上述预备图案的边缘露出；
测定工序，掌握上述预备图案的边缘位置，由此测定上述预备图案的规定部位的尺寸；和
追加蚀刻工序，基于所测定的上述尺寸来确定追加蚀刻量，基于该追加蚀刻量进一步进行上述光学膜的蚀刻，形成由上述光学膜构成的确定图案。
(第2方式)
本发明的第2方式为如上述第1方式所述的光掩模的制造方法，其中，
在上述追加显影工序中，使用组成和浓度中的至少一者与应用于上述初期显影工序中的显影液不同的显影液。
(第3方式)
本发明的第3方式为如上述第1或第2的方式所述的光掩模的制造方法，其中，
在上述追加蚀刻工序中，在上述确定图案的边缘附近，以规定宽度形成膜厚减少的膜厚减少部。
(第4方式)
本发明的第4方式为如上述第3方式所述的光掩模的制造方法，其中，
上述规定宽度大于0μm且为0.8μm以下。
(第5方式)
本发明的第5方式为如上述第1～第4方式中的任一方式所述的光掩模的制造方法，其中，
上述光学膜包含遮光膜，并且该遮光膜在表面具备抗反射层。
(第6方式)
本发明的第6方式为如上述第1～第4方式中的任一方式所述的光掩模的制造方法，其中，
上述光学膜包含遮光膜，
在上述预备蚀刻工序后具有追加曝光工序：从上述透明基板的背面侧照射光，将上述抗蚀剂图案中的未被上述遮光膜遮光的部分曝光。
(第7方式)
本发明的第7方式为如上述第1～第5方式中的任一方式所述的光掩模的制造方法，其中，
上述光学膜为遮光膜，
上述光掩模基板在上述透明基板与上述遮光膜之间具备使光掩模的曝光中使用的曝光光部分透过的半透光膜，
上述半透光膜和上述光学膜由相互具有蚀刻选择性的材料构成。
(第8方式)
本发明的第8方式为如上述第1～第7方式中的任一方式所述的光掩模的制造方法，其中，
上述光掩模基板是形成于上述透明基板上的上述光学膜至少部分被图案化而成的光掩模中间体。
(第9方式)
本发明的第9方式为一种显示装置的制造方法，其具有下述工序：
准备通过上述第1～第8方式中的任一方式所述的制造方法所制造的光掩模的工序；和
使用曝光装置，将上述转印用图案转印到被转印体上的工序。
(第10方式)
本发明的第10方式为一种光掩模，其为在透明基板上具备转印用图案的光掩模，其中，
上述转印用图案包含上述透明基板露出而成的透光部、和在上述透明基板上形成光学膜而成的非透光部，
上述非透光部在与上述透光部相邻的边缘部分具有上述光学膜的膜厚部分减少的规定宽度的膜厚减少部，
上述规定宽度大于0μm且为0.8μm以下。
(第11方式)
本发明的第11方式为如上述第10方式所述的光掩模，其中，
上述光学膜是在表面具备抗反射层的遮光膜，
上述膜厚减少部通过上述抗反射层的至少一部分消失而形成。
(第12方式)
本发明的第12方式为一种显示装置的制造方法，其具有下述工序：
准备上述第10或第11方式所述的光掩模的工序；和
使用曝光装置，将上述转印用图案转印到被转印体上的工序。
发明的效果
根据本发明，可以得到一种光掩模的制造方法，其能够形成尺寸精度高的转印用图案。
附图说明
图1是将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模的湿蚀刻后的光学膜图案(遮光膜图案)的截面形状的SEM照片的一例。
图2是按照工序顺序例示出本发明的第1实施方式的光掩模的制造方法的示意性截面图。
图3是例示出本发明的实施方式的抗蚀剂图案的边缘附近的追加显影时的情况的示意性截面图。
图4是例示出本发明的实施方式的光掩模的膜厚减少部的示意性截面图。
图5A是按照工序顺序例示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法(a～j)的示意性截面图。
图5B是按照工序顺序例示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法(k～s)的示意性截面图。
图6是按照工序顺序例示出本发明的第3实施方式的光掩模的制造方法的示意性截面图。
具体实施方式
[第1实施方式]
参照附图对本发明的光掩模的制造方法的第1实施方式进行说明。图2是按照工序顺序例示出本发明的第1实施方式的光掩模的制造方法的示意性截面图。
本发明的光掩模通过将光刻应用于后述的光掩模基板而获得，具有将形成于透明基板上的光学膜图案化而成的转印用图案。转印用图案能够包含作为透明基板露出的部分的透光部、和作为形成有光学膜的部分的非透光部。非透光部能够包含遮光部和后述的半透光部。
需要说明的是，本说明书中，光掩模基板是指在透明基板的主表面形成有光学膜的光掩模基板，包括所谓光掩模坯。光掩模基板还包括在光学膜上形成有抗蚀剂膜的带抗蚀剂的光掩模坯。另外，出于制造具有层积结构的膜图案的光掩模的目的，光掩模基板也可以是一部分光学膜已图案化的光掩模中间体。
对本第1实施方式的光掩模的制造方法进行具体说明。
<准备光掩模基板的工序>
如图2的(a)所示，准备光掩模基板20。
(光掩模基板)
光掩模基板20可以如下形成：在透明基板21上形成有作为光学膜的一例的遮光膜22，在遮光膜22上形成有抗蚀剂膜23。遮光膜22可以具备遮光层22a，进而在遮光层22a的表面具备后述的抗反射层22b。
作为在光掩模基板20的制造中使用的透明基板21，使用将由合成石英等透明材料构成的基板研磨得平坦、平滑的基板。例如，主表面是一边为300mm～1800mm左右的四边形，厚度为5～13mm左右。
光掩模基板20的光学膜通过溅射法等公知的成膜法形成于透明基板21的主表面上。需要说明的是，本说明书中，将光掩模基板20所具有的2个主面中形成转印用图案一侧的主面称为“主表面”，将另一个主面称为“背面”。在透明基板21上可以形成单一的光学膜，或者也可以层积2个以上的光学膜。
光学膜能够为遮光膜22(使用光掩模时对于曝光光的光密度OD(OpticalDensity)为2以上、优选为3以上)。或者，光学膜也可以为使曝光光部分透过的半透光膜。此时，以透明基板21的曝光光透射率为基准(100％)，半透光膜的曝光光透射率能够为5～80％。
这样的半透光膜能够有用地应用于所谓多色调光掩模(也称为色调光掩模或半色调掩模等)、半色调型相移掩模等。这种情况下，曝光光透射率优选为20～70％、进一步优选为30～60％。另外，半透光膜对于上述曝光光的相移量可以优选为90度以下、更优选为60度以下。
或者，在将半透光膜应用于半色调型相移掩模的情况下，曝光光透射率优选为5～40％、进一步优选为5～30％。另外，半透光膜对于上述曝光光的相移量可以优选为180±20度的范围内。
光学膜的膜厚由其功能决定，优选为5～250nm。例如，若光学膜为遮光膜22，则能够使其膜厚为50～200nm。
光学膜优选能够进行湿蚀刻。光学膜的材料例如能够包含铬(Cr)。光学膜为遮光膜22的情况下，能够使用铬或其化合物，光学膜为半透光膜的情况下，能够适宜使用包含铬化合物的膜。作为铬化合物，例如，能够为包含铬的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物以及氮氧碳化物中的任一种的膜。
此外，光学膜为遮光膜22或半透光膜的情况下，可以应用铬以外的金属、例如钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、铌(Nb)、钛(Ti)、或者它们的化合物形成的材料。例如，也可以制成包含金属硅化物或其氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮氧化物的材料。作为能够用作上述光学膜的材料的金属硅化物的例子，包括硅化钼以及硅化钽等。另外，这些材料可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
光学膜为遮光膜22时，优选在其表面具备用于抑制光反射率的抗反射层22b。该情况下，例如，配置在以铬为主要成分的遮光膜22的表面的抗反射层22b能够为铬化合物(氧化物、氮化物、碳化物等)。抗反射层22b能够通过包含其的遮光膜22的膜厚方向的组成变化来形成。需要说明的是，组成变化可以为阶段性的变化，也可以为缓慢的变化。抗反射层22b起到在光掩模制造过程中抑制对描绘光的反射的功能，另外，对于将光掩模曝光时的曝光光具有抑制反射的功能，在后述尺寸测定中也具有抑制表面反射的作用。抗反射层22b的厚度例如能够为20～40nm。
需要说明的是，如图2的(a)所示，在以下的本第1实施方式的说明中，以使用遮光膜22(表面具有抗反射层22b)作为光学膜的情况为例。
(抗蚀剂膜)
作为本第1实施方式的光掩模的制造方法中使用的光掩模基板20，能够使用在遮光膜22上形成有抗蚀剂膜23的光掩模基板。可以利用狭缝涂布机、旋涂机等公知的涂布装置将作为抗蚀剂膜23的原料的抗蚀剂涂布到遮光膜22上。抗蚀剂膜23的膜厚优选为300～1000nm。
需要说明的是，此处，抗蚀剂膜23作为激光描绘用的正型光致抗蚀剂来进行说明。但是，也可以使用负型光致抗蚀剂，进而在利用电子射线进行描绘的情况下，也能够使用电子射线用抗蚀剂。
此外，本第1实施方式的光掩模的制造方法中，准备对于抗蚀剂膜23的描绘用的图案数据。描绘用图案数据例如基于所要得到的转印用图案来设计。
<初期显影工序>
如图2的(b)所示，对于所准备的光掩模基板20的抗蚀剂膜23，利用描绘用图案数据进行描绘。作为所使用的描绘装置，例如能够使用激光描绘机。作为激光，例如能够使用波长413nm左右的光。
接着，如图2的(c)所示，将抗蚀剂膜23显影(初期显影)，由此形成抗蚀剂图案。该抗蚀剂图案作为蚀刻遮光膜22时的蚀刻掩模发挥功能。显影液可以根据抗蚀剂膜23的组成选择适当的显影液。作为显影液，可以使用例如TMAH(四甲基氢氧化铵)、KOH(氢氧化钾)水溶液等公知的显影液。
<预备蚀刻工序>
如图2的(d)所示，对于将抗蚀剂图案作为掩模的遮光膜22，进行规定时间的预备蚀刻。由此，形成由遮光膜22构成的预备图案。此处应用湿蚀刻。
蚀刻剂(蚀刻液)可以根据光学膜(此处为遮光膜22)的组成而选择适当的蚀刻剂。例如，在铬系的遮光膜的情况下，可以使用包含硝酸铈(Ⅳ)铵水溶液的蚀刻液。
蚀刻液首先作用于未被抗蚀剂图案覆盖的部分的遮光膜22表面，从而该部分的遮光膜22的溶出开始。然后，伴随着未被抗蚀剂图案覆盖的部分的遮光膜22的溶出，通过各向同性蚀刻，从遮光膜22的侧面也进行蚀刻(侧面蚀刻)。其结果，如图2的(d)所示，预备图案的边缘进入抗蚀剂图案的边缘的内侧(即抗蚀剂图案的区域内)，在许多情况下无法从表面侧识别其位置。
顺便提及，至停止蚀刻为止的蚀刻所需时间可以通过所要获得的转印用图案的设计而预先求出。这可以通过由遮光膜22的材料与蚀刻液的组合得到的蚀刻速率以及遮光膜22的膜厚等而算出。但是，根据上述理由，即便应用基于蚀刻速率算出的蚀刻时间，迄今为止所得到的转印用图案的CD精度仍无法充分令人满意。
因此，本第1实施方式的预备蚀刻中，在遮光膜22的溶出开始且在厚度方向上去除遮光膜22后，以比预先算出的蚀刻所需时间短的蚀刻时间停止预备蚀刻。即，在通过预备蚀刻形成的遮光膜22的开口尺寸在目标尺寸以下的状态下，终止预备蚀刻。例如预备蚀刻的时间能够设为30～120秒左右。
在预备蚀刻终止时，如上所述，由遮光膜22构成的预备图案的边缘的至少一部分位于抗蚀剂图案的边缘的内侧，从光掩模基板20的主表面侧无法确认。
在上述预备蚀刻工序中，与蚀刻液接触的抗蚀剂图案有时其表面变质而形成难溶层24。因此，在后述的追加显影之前，可以通过臭氧水处理、等离子体灰化实施去除难溶层24的处理(图2的(e))。
<追加显影工序>
如图2的(f)所示，对抗蚀剂图案进行追加显影。
在初期显影的阶段，利用描绘的光能使反应进行(感光)的抗蚀剂膜23通过显影而溶出，形成了抗蚀剂图案，但该抗蚀剂图案的边缘附近受到了未达到显影阈值的不充分光量的曝光。认为该不充分的曝光是沿着抗蚀剂图案的边缘以大致一定的宽度产生的。因此，对于该抗蚀剂图案，进而在与初期显影相同的条件或不同的条件下追加地进行显影，能够使抗蚀剂图案的边缘后退上述尺寸(即，使抗蚀剂图案中的从表面侧观察时与透明基板21的露出部分相邻的部分在宽度方向上部分消失)。由此，能够使预备图案的边缘从抗蚀剂图案后退了的边缘露出。需要说明的是，在附图中未必示出，但在追加显影工序中，与抗蚀剂图案的边缘后退的同时，抗蚀剂膜23的膜厚也从其表面侧减少。考虑到这点，抗蚀剂图案边缘的后退量(μm)大于0μm且为0.8μm以下、优选为0.05μm以上0.4μm以下、进一步优选为0.1μm以上0.3μm以下的情况下，能够充分保持抗蚀剂膜23对遮光膜22进行保护的功能，本第1实施方式的效果显著。由于抗蚀剂图案边缘的后退，能够使位于抗蚀剂图案下方的上述预备图案边缘部分以大于0μm且0.8μm以下、优选为0.05μm以上0.4μm以下、进一步优选为0.1μm以上0.3μm以下的宽度露出。需要说明的是，本说明书中，以光掩模的主表面侧为上、背面侧为下。
追加显影中使用的显影液与初期显影同样地可以使用例如TMAH(四甲基氢氧化铵)、KOH(氢氧化钾)水溶液等公知的显影液。优选的是，追加显影中使用的显影液与初期显影中使用的显影液具有不同的组成和/或浓度。例如，在追加显影时，能够应用相比初期显影中使用的显影液对于同一抗蚀剂剂的显影速度更大的显影液。由此，能够高效地去除描绘时发生了不充分反应的抗蚀剂图案的边缘附近。
另外，在预备蚀刻后的抗蚀剂图案的边缘附近，如图3的(a)所示，由于形成预备图案的遮光膜22的侧面蚀刻，在抗蚀剂图案与透明基板21之间产生了间隙。在追加显影时，显影液进入该间隙，因此在抗蚀剂图案的边缘附近(参照图3的(a)所示的虚线的圆内)，如图3的(a)中的箭头所例示的那样，抗蚀剂膜23的显影不仅从其侧面进行，还从与透明基板21相向的面(下侧的面)进行。即，抗蚀剂膜23不仅从其侧面溶出，还从与透明基板21相向的面溶出。因此，能够高效地使抗蚀剂图案的边缘后退，能够使预备图案的边缘27露出(图3的(b))。
如上所述，通过追加显影，抗蚀剂膜23的膜厚从其表面侧减少。考虑到这点，能够预先应用不妨碍保护遮光膜22的功能的抗蚀剂膜厚。在后述的第2实施方式和第3实施方式中也相同。
<预备图案的尺寸的测定工序>
接着，如图2的(g)所示，检测预备图案的边缘位置。由此，能够测定预备图案的尺寸。例如，在为线与间隙图案的情况下，能够测定线部的尺寸、或间隙部的尺寸(例如图2的(g)中的CD1)。此处，作为预备图案的尺寸的一例，测定间隙部、即透明基板21露出的部分的尺寸CD1。
例如从光掩模基板20的背面侧或主表面侧照射检查光(例如，波长在400～600nm的范围内的光)，检测出透射光或反射光，由此能够掌握预备图案的边缘的位置。
<追加蚀刻时间的算出>
如上所述，从预备图案的边缘的位置测定预备图案的尺寸CD1。然后，求出所测定的预备图案的尺寸CD1与该部分的目标间隙宽度的尺寸之差，计算出侧面蚀刻量(追加蚀刻量)。然后，基于所算出的侧面蚀刻量，通过预先求出的蚀刻速率计算出追加蚀刻时间。
这样，本第1实施方式中，不使用抗蚀剂图案的尺寸而使用所检测出的预备图案的边缘位置、所要得到的转印用图案的目标尺寸、和蚀刻速率计算出追加蚀刻时间。其结果，能够准确地计算出所需的追加蚀刻时间。
<追加蚀刻工序>
如图2的(h)所示，进行如上得到的追加蚀刻时间的追加蚀刻。由此，形成由遮光膜22构成的确定图案。追加蚀刻优选为湿蚀刻。蚀刻液可以与预备蚀刻工序中使用的蚀刻液相同。或者，也可以使用组成和浓度中的至少一者与预备蚀刻工序中使用的蚀刻液不同的蚀刻液。例如，在追加蚀刻时，能够应用相比预备蚀刻中使用的蚀刻液而言具有更大的浓度或更小的浓度的蚀刻液。在追加蚀刻工序中，优选的是，能够应用相比预备蚀刻工序中使用的蚀刻液对于同一遮光膜的蚀刻速度更小的蚀刻液。例如，使追加蚀刻中使用的蚀刻液的蚀刻速度能够为预备蚀刻中使用的蚀刻液的对于同一遮光膜的蚀刻速度的1/6～1/4左右。
在追加蚀刻工序中，如图4所示，有时确定图案的边缘部分的遮光膜22的一部分膜厚从表面侧减少，形成膜厚减少部28，但作为光掩模的功能不会产生问题。例如，遮光膜22具备抗反射层22b的情况下，由遮光膜22构成的确定图案的边缘部分的抗反射层22b的一部分从表面侧消失，由此，形成规定宽度的膜厚减少部28。但是，该宽度非常小，仅为抗反射层22b的极小的一部分，因此在该部分的曝光光的反射不会妨碍转印用图案的转印性。上述规定宽度例如能够为大于0μm且0.8μm以下、优选为0.05μm以上0.4μm以下、进一步优选为0.1μm以上0.3μm以下。在后述的第2实施方式和第3实施方式中也相同。
另外，即使遮光膜22的一部分受到轻微损伤，也能维持其光学性能，因此没有不便之处。光学性能是指，对于曝光光的光密度(OD)为2以上、优选为3以上。在后述的第2实施方式和第3实施方式中也相同。
另外，上述膜厚减少部28的宽度会在光掩模面内具有一些偏差，但这点对光掩模的转印性没有任何影响。
<抗蚀剂图案的剥离工序>
如图2的(i)所示，在追加蚀刻时间的追加蚀刻终止后，再次停止蚀刻，将抗蚀剂图案剥离。
由此，完成具备包含透光部30、遮光部35的转印用图案的光掩模(参照图2的(i))。根据本第1实施方式，例如能够精确地控制尺寸，以使透光部30的尺寸CD2与目标间隙宽度的尺寸一致。
需要说明的是，在上述第1实施方式中，预备图案的尺寸(CD1)的测定仅进行了1次，但也可以根据需要反复进行预备图案的尺寸测定和追加蚀刻，这样的方式也包括在本发明中。
如上所述，根据本第1实施方式的光掩模的制造方法，能够由遮光膜22构成的预备图案的尺寸、而不是抗蚀剂图案的尺寸求出蚀刻时间。因此，即使在成为蚀刻掩模的抗蚀剂图案的形成中存在各种变动，也能使最终形成的转印用图案的尺寸准确地与目标值一致。根据本第1实施方式，特别能够极大地提高与透光部30相邻的遮光部35的尺寸精度。
此外，根据本发明，能够通过追加显影这种简易的方法精确地掌握预备图案的尺寸。因此，能够在抑制工时和成本增加的同时，使所形成的转印用图案的CD的中心值以良好的精度与目标值一致。
上述第1实施方式中，以使用在透明基板上形成作为光学膜的单一膜而成的光掩模基板来制造光掩模的构成为一例进行了说明，但本发明不限定于此。
接着，对使用在透明基板上形成两种以上的膜而成的光掩模基板来制造光掩模的情况进行说明。
[第2实施方式]
图5A是按照工序顺序例示出本发明的第2实施方式的光掩模的制造方法(a～j)的示意性截面图。图5B是接在图5A后按照工序顺序例示出第2实施方式的光掩模的制造方法(k～s)的示意性截面图。以下，将图5A和图5B一并称为图5。
本第2实施方式中，能够制造具备包含透光部、半透光部和遮光部的转印用图案的多色调光掩模。该转印用图案进一步包含透光部与遮光部相邻的部分和遮光部与半透光部相邻的部分。需要说明的是，半透光部是指形成于透明基板上的后述半透光膜露出的部分。
如图5的(a)所示，准备光掩模基板20。本第2实施方式的光掩模的制造方法中，使用在透明基板21上依次层积有半透光膜25、包含遮光层22a和抗反射层22b的遮光膜22、与抗蚀剂膜23的光掩模基板20作为一例。本第2实施方式的光掩模基板20除了具有半透光膜25以外，具有与第1实施方式的光掩模基板20同样的构成。
(半透光膜)
本第2实施方式中的半透光膜25可以由下述材料构成：与透明基板21露出而成的透光部相比，例如，具有透过20～80％的光的半透光的性质，同时对于铬用蚀刻液具有耐蚀刻性。该半透光膜25例如可以由包含钼(Mo)和硅(Si)的硅化钼(MoSi)构成。半透光膜25优选对遮光膜22具有蚀刻选择性。
本第2实施方式的光掩模的制造方法中，只要没有特别记载，则从准备光掩模的工序到剥离抗蚀剂图案的工序与第1实施方式相同。附图中，图5的(a)～图5的(i)与图2的(a)～图2的(i)对应。
首先，如图5的(a)所示，准备光掩模基板20。利用描绘用图案数据对抗蚀剂膜23进行描绘(图5的(b))，如图5的(c)所示，将抗蚀剂膜23显影，由此形成抗蚀剂图案(初期显影工序)。初期显影工序中使用的描绘用图案数据是基于所要得到的转印用图案而设计的数据，例如能够为针对用于形成透光部的抗蚀剂膜23的描绘用的图案数据。
接着，如图5的(d)所示，将抗蚀剂图案作为掩模，对遮光膜22进行规定时间的预备蚀刻，形成由遮光膜22构成的预备图案(预备蚀刻工序)。需要说明的是，在第1实施方式的预备蚀刻工序中使透明基板21露出，而在本第2实施方式中使半透光膜25露出。
在上述预备蚀刻工序中形成了难溶层24的情况下，与第1实施方式同样地，可以在后述的追加显影之前通过臭氧水处理、等离子体灰化将难溶层24去除(图5的(e))。
接着，如图5的(f)所示，对抗蚀剂图案进行追加显影，使抗蚀剂图案的边缘后退(使抗蚀剂图案中的从表面侧观察时与半透光膜25的露出部分相邻的部分在宽度方向上部分消失)，由此使预备图案的边缘露出(追加显影工序)。抗蚀剂图案边缘的后退量(μm)和露出的预备图案的边缘部分的宽度(μm)分别能够与第1实施方式中的追加显影工序的情况相同。
此外，如图5的(g)所示，通过检测预备图案的边缘的位置，测定预备图案的尺寸(预备图案的尺寸的测定工序)。例如，测定半透光膜25露出的部分的尺寸CD3。
由于半透光膜25透过部分光，因此，例如从光掩模基板20的背面侧或主表面侧照射检查光并检测透射光，由此能够检测出预备图案的边缘。由此，能够测定预备图案尺寸CD3。由该预备图案尺寸CD3与目标间隙宽度的尺寸之差能够计算出追加蚀刻时间(追加蚀刻时间的算出)。
如图5的(h)所示，进行所得到的追加蚀刻时间的追加蚀刻，形成由遮光膜22构成的确定图案(追加蚀刻工序)。在确定图案的边缘部分，与第1实施方式同样地形成规定宽度的膜厚减少部28。
如图5的(i)所示，将抗蚀剂图案剥离(抗蚀剂图案的剥离工序)。
<半透光膜的蚀刻>
接着，如图5的(j)所示，将由遮光膜22构成的确定图案作为掩模，对半透光膜25进行蚀刻。由此，形成透光部40。半透光膜25由硅化钼(MoSi)构成的情况下，例如，通过将氟(F)系的湿蚀刻液(或蚀刻气体)供给到半透光膜25，能够进行蚀刻。这样，能够精确地控制尺寸，以使透光部40的尺寸CD4与目标间隙宽度的尺寸一致。
在半透光膜25的蚀刻后，进一步反复进行初期显影工序、预备蚀刻工序、追加显影工序、预备图案的尺寸的测定工序、追加蚀刻时间的算出、追加蚀刻工序、抗蚀剂图案的剥离工序，由此能够形成半透光部。以下对各工序进行详细说明。
<初期显影工序>
如图5的(k)所示，涂布新的抗蚀剂膜26。进而，使用预先准备的描绘用图案数据，对抗蚀剂膜26进行描绘(图5的(l))，并进行显影，由此形成抗蚀剂图案(图5的(m))。描绘装置和显影液能够使用与第1实施方式中的初期显影工序中使用的相同。
上述描绘用图案数据是基于所要得到的转印用图案而设计的数据，例如能够为针对用于形成半透光部的抗蚀剂膜26的描绘用的图案数据。
<预备蚀刻工序>
接着，如图5的(n)所示，将抗蚀剂图案作为掩模，对于遮光膜22进行规定时间的预备蚀刻。由此，形成由遮光膜22构成的预备图案。此处，应用湿蚀刻。蚀刻剂(蚀刻液)能够使用与第1实施方式中的预备蚀刻工序中使用的蚀刻剂同样的物质。另外，本第2实施方式中的预备蚀刻的终点能够与第1实施方式中的预备蚀刻工序同样确定。
在预备蚀刻工序中，在与蚀刻液接触的抗蚀剂图案的表面形成有难溶层29的情况下，可以在随后的追加显影之前实施通过臭氧水处理、等离子体灰化将难溶层29去除的处理(图5的(o))。
<追加显影工序>
如图5的(p)所示，对抗蚀剂图案进行追加显影。由此，能够使抗蚀剂图案的边缘后退一定的尺寸，使与半透光膜25的露出部分相邻的预备图案的边缘露出。抗蚀剂图案边缘的后退量(μm)和露出的预备图案的边缘部分的宽度(μm)分别能够与第1实施方式中的追加显影工序的情况相同。
作为追加显影中使用的显影液，可以使用与第1实施方式的追加显影中使用的显影液同样的物质。需要说明的是，本第2实施方式的追加显影中使用的显影液优选使用与本第2实施方式的初期显影中使用的显影液具有不同的组成和/或浓度的显影液。例如，在追加显影时，能够应用相比初期显影中使用的显影液对于同一抗蚀剂剂的显影速度更大的显影液。由此，能够高效地去除描绘时发生了不充分反应的抗蚀剂图案的边缘附近。
<预备图案尺寸的测定工序>
接着，如图5的(q)所示，对与半透光膜25的露出部分相邻的预备图案的边缘的位置进行检测。由于半透光膜25透过部分光，因此，例如从光掩模基板20的背面侧或主表面侧照射检查光并检测透射光，由此能够检测出预备图案的边缘的位置。由此，能够测定预备图案的尺寸。此处，作为预备图案的尺寸的一例，测定半透光膜25的露出部分的尺寸(图5的(q)中的CD5)。
<追加蚀刻时间的算出>
如上所述，从预备图案的边缘位置测定预备图案的尺寸CD5。求出所测定的预备图案的尺寸CD5与作为目标的半透光部的尺寸之差，计算出侧面蚀刻量(追加蚀刻量)。然后，基于所算出的侧面蚀刻量，通过预先求出的蚀刻速率计算出追加蚀刻时间。
<追加蚀刻工序>
如图5的(r)所示，进行如上得到的追加蚀刻时间的追加蚀刻。由此，形成由遮光膜22构成的确定图案。在确定图案的边缘部分，与第1实施方式同样地形成规定宽度的膜厚减少部28。追加蚀刻优选为湿蚀刻。蚀刻剂(蚀刻液)能够使用与第1实施方式的追加蚀刻同样的蚀刻剂。
<抗蚀剂图案的剥离工序>
如图5的(s)所示，在追加蚀刻时间的追加蚀刻终止后，再次停止蚀刻，将抗蚀剂图案剥离。如此，能够精确地控制尺寸，以使半透光部45的尺寸CD6与作为目标的半透光部的尺寸一致。
由此，完成具备包含透光部40、半透光部45和遮光部50的转印用图案的多色调光掩模(参照图5的(s))。
本第2实施方式中，也可以根据需要反复进行预备图案的尺寸测定和追加蚀刻，这样的方式也包括在本发明中。
需要说明的是，本第2实施方式中，作为一例，对在透光部40的形成(图5的(j))后涂布新的抗蚀剂膜26并反复进行光刻而形成半透光部45的构成进行了说明，但不限定于此。例如，在形成半透光部45后形成透光部40的构成也包括在本第2实施方式中。
本第2实施方式中，也能够得到与第1实施方式同样的效果。本第2实施方式的多色调光掩模中，特别是与透光部40或半透光部45相邻的遮光部50、和与遮光部50相邻的半透光部45的尺寸精度极大地提高。
[第3实施方式]
接着，参照图6对本发明的第3实施方式进行说明。图6是按照工序顺序例示出第3实施方式的光掩模的制造方法的示意性截面图。本第3实施方式的光掩模的制造方法在第1实施方式中的追加显影前具有下述工序(追加曝光工序)：从光掩模基板20的背面侧照射光，使未被遮光膜22遮光的部分的抗蚀剂图案感光。
如图6的(a)所示，准备光掩模基板20。本第3实施方式的光掩模基板20能够具有与第1实施方式的光掩模基板20同样的构成。
本第3实施方式的光掩模的制造方法除了在第1实施方式的追加显影工序(图2的(f))前具有追加曝光工序这点以外，与第1实施方式相同。附图中，图6的(a)～图6的(e)与图2的(a)～图2的(e)对应。因此，对追加曝光工序之后的流程(图6的(f)之后)进行说明。
<追加曝光工序>
形成预备图案，根据需要将抗蚀剂膜23的难溶层24去除后(图6的(e))，如图6的(f)所示，从光掩模基板20的背面侧照射光，将未被遮光膜22遮光的部分的抗蚀剂图案曝光。未被遮光膜22遮光的部分是指抗蚀剂图案中的能够从光掩模基板20的背面侧确认到的部分、或者抗蚀剂图案中的相较于与透明基板21的露出部分相邻的预备图案的边缘向透明基板21的露出部分侧突出的部分。作为追加曝光工序中的曝光光，能够使用例如波长413nm左右的光。
<追加显影>
如图6的(g)所示，对抗蚀剂图案进行追加显影，使抗蚀剂图案的边缘后退一定的尺寸。由此，能够使与透明基板21的露出部分相邻的预备图案的边缘露出。抗蚀剂图案边缘的后退量(μm)和露出的预备图案边缘部分的宽度(μm)分别能够与第1实施方式中的追加显影工序的情况相同。
追加显影中使用的显影液可以使用与第1实施方式中的追加显影中使用的显影液同样的物质。本第3实施方式中，由于对抗蚀剂图案进行了追加曝光，因此能够更有效地去除从表面观察时与透明基板21的露出部分相邻的抗蚀剂图案的边缘附近。
<预备图案的尺寸的测定工序>
接着，如图6的(h)所示，检测预备图案的边缘的位置。由此，能够测定预备图案的尺寸。例如，在为线与间隙图案的情况下，能够测定线部的尺寸、或间隙部的尺寸(例如图6的(h)中的CD7)。此处，作为预备图案的尺寸的一例，测定间隙部、即透明基板21露出的部分的尺寸CD7。能够由该预备图案尺寸CD7与目标间隙宽度的尺寸之差计算出追加蚀刻时间。
预备图案的边缘的位置可以通过与第1实施方式相同的方法掌握。
<追加蚀刻时间的算出>
如上所述，从预备图案的边缘的位置测定预备图案的尺寸CD7。然后，求出所测定的预备图案的尺寸CD7与该部分的目标间隙宽度的尺寸之差，计算出侧面蚀刻量(追加蚀刻量)。并且，基于所算出的侧面蚀刻量，通过预先求出的蚀刻速率计算出追加蚀刻时间。
这样，本第3实施方式中，不使用抗蚀剂图案的尺寸而使用所检测出的预备图案的边缘位置、所要得到的转印用图案的目标尺寸、和蚀刻速率计算出追加蚀刻时间。其结果，能够准确地计算出所需的追加蚀刻时间。
<追加蚀刻>
如图6的(i)所示，进行如上得到的追加蚀刻时间的追加蚀刻。由此，形成由遮光膜22构成的确定图案。在确定图案的边缘部分，与第1实施方式同样地形成规定宽度的膜厚减少部28。追加蚀刻优选为湿蚀刻。蚀刻剂(蚀刻液)能够使用与第1实施方式同样的蚀刻液。
<抗蚀剂图案的剥离>
接着，如图6的(j)所示，在追加蚀刻时间的追加蚀刻终止后，再次停止蚀刻，将抗蚀剂图案剥离。
由此，完成具备包含透光部55、遮光部60的转印用图案的光掩模(参照图6的(j))。根据本第3实施方式，例如能够精确地控制尺寸，以使透光部55的尺寸CD8与目标间隙宽度的尺寸一致。
需要说明的是，在上述方式中，预备图案的尺寸测定仅进行了1次，但也可以根据需要反复进行预备图案的尺寸测定和追加蚀刻，这样的方式也包括在本发明中。
本第3实施方式中，以使用在透明基板上形成作为光学膜的单一膜而成的光掩模基板来制造光掩模的构成为一例进行了说明，但本发明不限定于此。根据本第3实施方式，例如如第2实施方式那样，通过使用依次层积有半透光膜25、遮光膜22和抗蚀剂膜23(26)的光掩模基板20，能够制造具备包含透光部、半透光部和遮光部的转印用图案的多色调光掩模。该情况下，也只要在追加显影前实施本第3实施方式的追加曝光工序即可。本第3实施方式中也能够得到与第1实施方式同样的效果。
基于本发明的制造方法的光掩模的用途没有特别限制。基于本发明的制造方法的光掩模能够特别有利地用作显示装置制造用的光掩模。例如，基于本发明的制造方法的光掩模能够有利地用于显示装置中使用的各层(例如，TFT阵列的源极/漏极层、像素层、滤色器的光阻间隙层等CD精度特别重要的层)的形成。
本发明包括一种显示装置的制造方法，其使用了通过上述本发明的制造方法所制造的光掩模。例如，本发明的显示装置的制造方法能够具有下述工序：准备通过上述本发明的第1实施方式、第2实施方式、或第3实施方式的制造方法所制造的光掩模的工序；和使用曝光装置将上述光掩模曝光并将上述转印用图案转印到被转印体上的工序。通过本发明的显示装置的制造方法，可以使用能够进行精确的图案尺寸精度控制的光掩模来制造显示装置，因此能够适用于基于更微细的设计的显示装置的制造，并且能够有助于生产效率或成品率的提高。
对于本发明的光掩模而言，例如在制造显示装置的情况下，转印用图案所具有的线宽为0.8～100μm左右，在以0.8～30μm的部分为尺寸测定对象的光掩模的情况下，本发明的光掩模的制造方法的效果特别显著。
因此，作为将通过本发明的制造方法制造的光掩模所具备的转印用图案转印到被转印体上时使用的曝光机，能够为所谓LCD(液晶显示器)用或FPD(平板显示器)用等显示装置用曝光装置、等倍的投影曝光装置、或者接近式曝光装置。
此时，曝光光基于光掩模曝光时使用的曝光装置的光源，能够使用i射线、h射线、或g射线等单一波长光、或包含特定波长区域(例如365～436nm、或300～365nm等)的光。
作为上述曝光装置的光学系统，在投影曝光装置的情况下，能够适当地使用NA(数值孔径)为0.08～0.15、相干因子(σ)的值在0.5～0.9的范围的光学系统。
本发明的光掩模制造方法例如在使光学膜为遮光膜来制造二元掩模时能够优选地应用。
另外，本发明的光掩模制造方法还能够适用于形成在转印用图案中包含透光部、遮光部和使用了半透光膜的半透光部的多色调光掩模。这种情况下，通过使用曝光光不发生相位反转(相移量为90度以下)而部分透过(透射率例如为20～60％)的膜作为半透光膜，形成半透光部。所形成的转印用图案能够在被转印体上形成具有高低差的立体形状的抗蚀剂图案，能够实现显示装置等的制造的高效化。
就第1～第3实施方式对本发明进行了具体说明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式，能够在不脱离其要点的范围内进行各种变更。
符号说明
20…光掩模基板
21…透明基板
22…遮光膜
22a…遮光层
22b…抗反射层
23、26…抗蚀剂膜
24、29…难溶层
25…半透光膜
27…预备图案的边缘
28…膜厚减少部
30、40、55…透光部
45…半透光部
35、50、60…遮光部
