大型相移掩膜及大型相移掩膜的制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103998985 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 8 9 8 5 A (21)申请号 201280062178.8 (22)申请日 2012.12.21 2011-280525 2011.12.21 JP G03F 1/32(2006.01) G03F 7/20(2006.01) (71)申请人大日本印刷株式会社 地址日本东京都 (72)发明人木下一树 飞田敦 二岛悟 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人雒运朴 (54) 发明名称 大型相移掩膜及大型相移掩膜的制造方法 (57) 摘要 本发明。

2、提供一种在用于液晶面板或EL面板 的制造的大型光掩膜中，适合形成微细图案的半 透明相移掩膜的结构、及其制造方法。进而，提供 一种抑制在利用半透明相移掩膜对图案进行曝光 时出现的侧峰的产生的结构。在形成在透明基板 上的半透明相移区域的两侧邻接地配置有透过区 域的图案中，藉由将半透明相移区域的光透光率 设为4至30的范围，将宽度设为1m至5m 的范围，而实现改善曝光强度分布的对比度、同时 抑制侧峰产生的结构。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.16 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/083342 2012.12.21 (87)PCT国际。

3、申请的公布数据 WO2013/094756 JA 2013.06.27 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书23页 附图14页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书23页 附图14页 (10)申请公布号 CN 103998985 A CN 103998985 A 1/1页 2 1.一种大型相移掩膜，其包括透明基板、及形成在上述透明基板上的半透明的半透明 相移膜，包括露出了上述透明基板的透过区域、及在上述透明基板上仅设置有上述相移膜 的半透明相移区域，且包括邻接地配置有上述透过区域与上述半透明相移区域的掩膜图 案，且透过上述半透明相移区域的。

4、曝光光的相位相对于透过上述透过区域的曝光光的相位 反转，在将上述透过区域的曝光光的透光率设为100时，上述半透明相移区域的曝光光的 透光率为4至30的范围的值。 2.如权利要求1所述的大型相移掩膜，其中， 包括在上述半透明相移区域的两侧邻接地配置有上述透过区域的图案，上述半透明相 移区域的宽度为1m至5m的范围的宽度。 3.如权利要求1或2所述的大型相移掩膜，其中， 上述半透明相移膜为含有铬及铬化合物的单层或2层的结构。 4.如权利要求第1至3中任一项所述的大型相移掩膜，其中， 上述半透明相移膜的厚度为0.1m至0.14m的范围的厚度。 5.如权利要求第1至4中任一项所述的大型相移掩膜，其中，。

5、 包括形成在上述透明基板上的遮光膜、及以覆盖上述遮光膜的方式形成的半透明的第 2半透明相移膜，且包括配置有遮光区域及第2半透明相移区域的掩膜图案，该遮光区域层 叠设置有上述遮光膜与上述第2半透明相移膜，该第2半透明相移区域设置在上述遮光区 域与上述透过区域之间且仅设置有上述第2半透明相移膜，且透过上述第2半透明相移区 域的曝光光的相位相对于透过上述透过区域的曝光光的相位反转。 6.一种大型相移掩膜的制造方法，其包括以下步骤： 准备带感光性抗蚀剂的坯料的步骤，该带感光性抗蚀剂的坯料是在透明基板的一面层 叠以铬及铬化合物为材料的半透明相移膜而成的坯料上涂布有感光性抗蚀剂而得到的；及 利用描画装置将。

6、所需的图案曝光至上述带感光性抗蚀剂的坯料，进行显影后，进行湿 式蚀刻，除去感光性抗蚀剂，而使上述半透明相移膜形成图案的步骤。 权 利 要 求 书CN 103998985 A 1/23页 3 大型相移掩膜及大型相移掩膜的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种光掩膜，尤其涉及一种在液晶显示设备、电致发光(EL， ElectroLuminescence)显示设备等有源矩阵(active matrix)式显示设备的制造中使用 的大型光掩膜及大型光掩膜的制造方法。 背景技术 0002 在平板显示器(简记为FPD(Flat Panel Display)的制造中使用的光掩膜的规 格的变化是以在使用有液。

7、晶显示设备(LCD(简记为Liquid Crystal Display)的薄型电 视中观察到的大画面化及高精细化为代表。关于大画面化，在液晶的薄型电视的量产开始 的1990年左右用于制造中的称为第1代的玻璃基板的尺寸为300mm400mm，在2002年左 右开始用于制造中的第5代玻璃基板的尺寸为1100mm1300mm，2006年左右开始用于制造 中的第8代玻璃基板的尺寸达到2140mm2460mm。 0003 液晶显示设备的高精细化最初是在个人计算机用显示器中高像素化有所发展。视 频图形阵列(VGA，Video Graphics Array)显示器为640480像素，扩展图形阵列(XGA， 。

8、Extended Graphics Array)显示器为1024768像素，在超级扩展图形阵列(sXGA，Super Extended Graphics Array)显示器中为12801024像素，极速扩展图形阵列(UXGA，Ultra Extended Graphics Array)显示器为16001200像素。伴随该等高像素化，像素间距亦自 0.33mm发展为0.24mm、0.20mm而不断微细化。进而，在智能型手机(smart phone)等中，在 4.5型中为1280720像素，像素间距达到0.077mm(329ppi)。又，高画质电视(HDTV，High Definition Tel。

9、evision)为19201080像素，亦存在进一步内插像素而使像素数为HDTV 的4倍的38402160像素(称为4K液晶面板)的显示器。 0004 以下对制造如上所述的液晶显示设备的曝光装置、在曝光装置中使用的光掩膜进 行说明。作为具有代表性的液晶显示设备的彩色薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor) 液晶显示设备的单元是将液晶封入至分别制造的彩色滤光片与TFT阵列基板之间而组成。 进而，在液晶显示单元中，装入将影像信号转换为TFT的驱动信号并加以供给的周边驱动 电路及背光源，而制成液晶显示模块。 0005 在TFT阵列基板制造步骤的各步骤中使用的图案是利用倍率为1比。

10、1的等倍的大 型掩膜在等倍的投影型曝光装置(亦称为投影曝光装置)中曝光而形成。目前，利用该大 型掩膜的等倍的投影曝光方式成为生产性良好且高精度地对TFT阵列基板进行图案形成 的标准的制造方法。再者，在彩色滤光片的图案形成中，在成本方面有利的接近式曝光方式 为标准的制造方法。接近式曝光是将掩膜与曝光对象以数十m100m左右的间隙接 近配置，且自掩膜的后方照射平行光的曝光方式。 0006 TFT阵列基板用的大型掩膜最初以350mm350mm的尺寸开始，随着在TFT阵列 基板的制造中使用的等倍的投影型曝光装置的大型化而不断大尺寸化。在用于TFT阵列 基板的制造的等倍的投影型曝光装置中，有为了将掩膜的。

11、图案投影曝光至工件而使用反射 镜系统的镜面投影曝光方式、及使用透镜系统的透镜投影曝光方式的2种。根据各曝光装 说 明 书CN 103998985 A 2/23页 4 置的规格，使用的大型掩膜的尺寸不同，对于第5代玻璃基板，在镜面投影曝光方式中使用 520mm610mm的尺寸的大型掩膜，在透镜投影曝光方式中使用800mm920mm的尺寸的大 型掩膜。进而，对于第8代玻璃基板，在镜面投影曝光方式中使用850mm1400mm的尺寸的 大型掩膜，在透镜投影曝光方式中使用1220mmx1400mm的尺寸的大型掩膜。本案中是将一 边为350mm以上的光掩膜设为大型掩膜。 0007 通常的半导体用的掩膜(6。

12、英寸光掩膜)的对角线的长度为约215mm，与此相对，上 述大型掩膜的对角线的长度在第1代掩膜中为495mm，在第5代的镜面投影曝光方式中为约 801mm，在第8代的透镜投影曝光方式用大型掩膜中大型化至1856mm。 0008 如上所述，用于TFT阵列基板的图案形成的大型掩膜是相对于半导体晶圆用的掩 膜以对角线的长度的比表示为2.3倍至8.6倍的尺寸。进而，描画时间、检查时间等与制造 成本直接相关的面积比为4.4倍至72倍。根据因此种大尺寸而产生的成本方面的要求，大 型掩膜先前为二元掩膜(binary mask)，层结构包括层叠在石英玻璃上的以铬为主成分的 遮光膜、及层叠在遮光膜上的以氧化铬或氮。

13、氧化铬为主成分的抗反射膜的2层。再者，需要 大型二元掩膜的遮光膜的曝光波长下的透光率为0.1以下、且抗反射膜的反射率为30 以下的性能。 0009 如上所述，TFT阵列基板大型化，另一方面，近年来要求图案的微细化。即，要求接 近曝光装置的分辨率极限的微细图案在曝光区域整体中均匀地成像。尤其是TFT阵列基板 的栅极电极及源极漏极电极、接触孔用的光掩膜要求图案的微细化。然而，在液晶面板的制 造中使用的大型投影曝光装置的透镜系统的数值孔径较小为0.1左右，分辨率的极限亦为 3.0m，从而在微细图案的形成中存在极限。 0010 若使用形成有曝光装置的分辨率极限以下的微细的线与间隙(L/S，line a。

14、nd space)图案的二元型的光掩膜对抗蚀剂曝光，则在成像面，与光掩膜上的线(遮光)的部分 及间隙(透过)的部分对应的曝光强度的振幅较小，与间隙(透过)部对应的部分的曝光 量未达到抗蚀剂的灵敏度的阈值，结果，即便使抗蚀剂显影，亦无法形成图案。 0011 作为针对上述课题的现有技术的解决方法之一，在专利文献1(日本专利特开 2009-4242753号公报)中提出有使用灰色调掩膜的方法。利用引用专利文献1中记载的图 1的图7、及为了说明图7而追加的示意性地表示曝光光量分布的图8进行说明。 0012 如图7(a)所例示般，现有技术中例示的光掩膜70是在透明基板71上形成有利用 不具有微细图案的遮光。

15、膜72的遮光部74、利用不具有微细图案的半透光膜73的半透光部 75、利用半透光膜73的微细图案部76(包括透光部及利用半透光膜73的半透光部)、透光 部77(透明基板71露出)的4个区域。 0013 若利用上述现有技术中例示的光掩膜70及曝光光5进行曝光，将图案转印至被 转印体80上的正型的光阻膜83，则如图7(b)所示，在被转印体80上形成包括显影后的厚 膜的残膜区域83a、薄膜的残膜区域83b、与上述光掩膜70上的微细图案部76对应的微细 图案区域83c、及实质上无残膜的区域83d的转印图案(光阻图案)。再者，图7中的符号 82a、82b表示被转印体80中的层叠在基板81上的膜。 001。

16、4 在图8中，图示并说明半透过膜的微细图案76的效果。即，如普通的二元掩膜般， 关于利用遮光膜形成微细图案的情形时的曝光光量的分布形状84c，由于图案未在微细状 态下解像，故而即便在与透光部对应的曝光量的峰值部分，亦未达到正型抗蚀剂脱落的曝 说 明 书CN 103998985 A 3/23页 5 光量85，而未形成图案(图8(b)。与此相对，在利用具有半透过膜的微细图案76的光掩膜 70进行曝光及转印的情形时，曝光光的透光量大于利用普通的二元掩膜的遮光膜的微细图 案部的曝光光量的透光量。因此，利用半透过膜形成微细图案的情形时的曝光光量的分布 形状83c是在与透光部对应的曝光量的峰值的部分达到正。

17、型抗蚀剂脱落的曝光量85，即便 为微细的图案，亦可获得充分的曝光量而将图案83c形成在抗蚀剂上(图8(a)。 0015 另一方面，在使用此种现有技术的光掩膜70且藉由曝光转印半透光膜73的微细 图案76时，曝光光的透光量大于利用普通的二元掩膜的遮光膜的遮光图案部的曝光光量 的透光量，曝光光量分布的对比度降低。因此，转印利用半透过膜的微细图案部76的情形 时的被转印体上的微细图案区域83c的光阻残膜值小于与转印通常的遮光膜图案的情形 时对应的厚膜残膜区域83a的光阻残膜值。因此，为适当地进行之后的被转印体的蚀刻制 程，而必需调整曝光量同时精细地调整曝光后的抗蚀剂的显影制程中的条件，且较佳地调 节。

18、微细图案区域83c的光阻残膜值，而成为导致曝光转印步骤困难的主要原因。以上，以 正型抗蚀剂为例进行了说明，在负型抗蚀剂的情形时亦同样需要曝光显影条件的精细的调 整。 0016 现有技术文献 0017 专利文献 0018 专利文献1：日本专利特开2009-42753号公报 发明内容 0019 发明要解决的问题 0020 如上所述，在以液晶显示设备为代表的平板显示器的制造中使用的光掩膜的大型 化不断发展，另一方面，平板显示器的显示像素间距的微细化不断发展，对光掩膜的转印图 案的微细化的要求亦变强烈。 0021 本发明的课题在于提供一种在藉由用于液晶显示面板的制造中的大型投影曝光 装置将图案转印至被。

19、转印体时，提高成像面上的微细图案的曝光光量分布的对比度进行转 印的适合大型光掩膜的结构的相移掩膜，同时提供其制造方法。 0022 用于解决问题的手段 0023 (第1手段) 0024 本发明的第1手段是一种大型相移掩膜(以下，有简称为相移掩膜进行说明的情 形)，其包括透明基板、及形成在上述透明基板上的半透明的半透明相移膜(以下，有简称 为相移膜进行说明的情形)，且包括露出了上述透明基板的透过区域、及在上述透明基板上 仅设置有上述相移膜的半透明相移区域(以下，有简称为相移区域进行说明的情形)，且包 括邻接地配置有上述透过区域与上述半透明相移区域的掩膜图案，且透过上述半透明相移 区域的曝光光的相位。

20、相对于透过上述透过区域的曝光光的相位反转，在将上述透过区域的 曝光光的透光率设为100时，上述半透明相移区域的曝光光的透光率为4至30的范 围的值。 0025 藉由使用上述第1手段的结构的相移掩膜，可容易地制作对微细图案提高曝光图 案的对比度的大型掩膜。进而，若上述半透明相移区域的曝光光的透光率小于4，则利用 相移提高对比度的效果较小，若上述半透明相移区域的曝光光的透光率大于30，则遮光 说 明 书CN 103998985 A 4/23页 6 功能不足，而产生半透明相移区域整体的抗蚀剂感光的可能性。 0026 (第2手段) 0027 本发明的第2手段是如第1手段的大型相移掩膜，其中，包括在上述。

21、半透明相移区 域的两侧邻接地配置有上述透过区域的图案，上述半透明相移区域的宽度为1m至5m 的范围的宽度。 0028 根据第2手段，在大型相移掩膜中，可防止产生明显的侧峰(side peak)，且可防 止在将掩膜图案曝光显影至感光性抗蚀剂时在正型抗蚀剂表面产生凹部、或应除去的负型 抗蚀剂较薄地残留在加工基板的表面。 0029 (第3手段) 0030 本发明的第3手段是如第1或2手段中任一项的大型相移掩膜，其中，上述半透明 相移膜为含有铬及铬化合物的单层或2层的结构。 0031 根据第3手段，藉由半透明相移膜由铬及铬化合物构成，可利用湿式蚀刻进行半 透明相移膜的图案形成，因此，抑制大型相移掩膜的。

22、制造成本的效果较大。 0032 (第4手段) 0033 本发明的第4手段是如第1至3手段中任一项的大型相移掩膜，其中，上述半透明 相移膜的厚度为0.1m至0.14m的范围的厚度。 0034 根据第4手段，藉由使作为利用大型掩膜在液晶显示设备用的曝光装置中进行曝 光时的光源的超高压水银灯的g射线、h射线、i射线透过上述厚度的相移膜，而使相位相对 于穿过透过区域的光反转，从而可良好地获得在成像面使曝光图案的对比度提高的相移的 效果。 0035 (第5手段) 0036 本发明的第5手段是如第1至4手段中任一项的大型相移掩膜，其中，包括形成 在上述透明基板上的遮光膜、及以覆盖上述遮光膜的方式形成的半透。

23、明的第2半透明相移 膜，且包括配置有遮光区域及第2半透明相移区域的掩膜图案，该遮光区域是层叠设置有 上述遮光膜与上述第2半透明相移膜，该第2半透明相移区域设置在上述遮光区域与上述 透过区域之间且仅设置有上述第2半透明相移膜，且透过上述第2半透明相移区域的曝光 光的相位相对于透过上述透过区域的曝光光的相位反转。 0037 根据第5手段，藉由除包括透过区域、半透明相移区域以外，亦包括配置有遮光区 域及第2半透明相移区域的掩膜图案，可良好地曝光具有各种宽度的抗蚀剂进行图案化。 0038 (第6手段) 0039 本发明的第6手段是一种大型相移掩膜的制造方法，其包括以下步骤：准备带感 光性抗蚀剂的坯料(。

24、blanks)，该带感光性抗蚀剂的坯料是在透明基板的一面层叠以铬及铬 化合物为材料的半透明相移膜而成的坯料上涂布有感光性抗蚀剂；及 0040 利用描画装置将所需的图案曝光至上述带感光性抗蚀剂的坯料，进行显影后，进 行湿式蚀刻，除去感光性抗蚀剂，而使上述半透明相移膜形成图案。 0041 根据本发明的第6手段，由于可以1次湿式蚀刻进行半透明相移膜的图案形成，故 而抑制大型相移掩膜的制造成本的效果较大。 0042 发明效果 0043 藉由使用本发明的大型相移掩膜，可在大面积的区域内，对微细图案提高半透明 说 明 书CN 103998985 A 5/23页 7 相移区域与透过区域的成像面上的对比度。进。

25、而，由于利用湿式蚀刻使相移膜形成图案，故 而可减少大型相移掩膜的制造成本。 附图说明 0044 图1的(a)是说明本发明的实施方式的大型相移掩膜的构造的剖面图。(b)及(c) 是表示本发明的大型相移掩膜的曝光光的振幅及强度的分布的图。 0045 图2的(a)至(d)是用以说明相移掩膜的作用的比较例的图。 0046 图3是说明本发明的大型相移掩膜的制造步骤的剖面图。 0047 图4的(a)是利用曝光仿真求出使相移区域的宽度W变化的情形时的曝光强度分 布的变化而加以表示的曲线。(b)是放大表示(a)的曝光强度分布的中央部的曲线。(c) 是表示(a)的各曝光强度分布的中央的光强度及侧峰的高度的曲线。。

26、 0048 图5是对利用本发明的大型相移掩膜的曝光强度分布、与利用相同图案的二元掩 膜的曝光强度分布进行比较所得的曝光仿真结果的曲线。 0049 图6的(a)是表示本发明的实施方式的平面图。(b)是表示比较例的二元掩膜的 平面图。(c)是重叠地表示本发明的实施方式的曝光强度分布与比较例的曝光强度分布的 曲线。 0050 图7是示意性地表示利用作为现有技术的半色调掩膜转印微细图案的情况的剖 面图。 0051 图8的(a)是示意性地说明利用图7的半色调掩膜曝光微细图案的情形时的曝光 强度分布的图，(b)是示意性地表示利用二元掩膜曝光微细图案的情形时的曝光强度分布 以进行比较的说明图。 0052 图。

27、9是对本发明的大型相移掩膜中的半透明相移区域的图案的例进行说明的说 明图。 0053 图10是表示本发明的大型相移掩膜的另一例的概略图。 0054 图11是对本发明的大型相移掩膜中的边缘相移区域进行说明的说明图。 0055 图12是对本发明的大型相移掩膜中的边缘相移区域的曝光强度分布的对比度提 升的效果与先前的二元掩膜比较的说明图。 0056 图13是表示本发明的参考例中的大型相移掩膜的例的概略平面图。 0057 图14是对本发明的参考例中的大型相移掩膜的曝光强度分布进行说明的图。 0058 图15是图14的C部分的放大图。 0059 图16是图14的D部分的放大图。 具体实施方式 0060 。

28、以下，参照附图，对本发明的大型相移掩膜的结构、及其制造方法的实施方式进行 说明。 0061 图1(a)是示意性地表示本发明的大型相移掩膜的一实施方式的构造的剖面图。 图1(b)及图1(c)是表示本发明的实施方式的大型相移掩膜的曝光光的振幅及强度下的作 用的图。图2(a)(d)是说明半透明相移区域的图案的宽度与曝光强度分布形状的关系 的比较例的图。 说 明 书CN 103998985 A 6/23页 8 0062 (大型相移掩膜的结构) 0063 如图1(a)所示，本发明的大型相移掩膜10的结构是包括透明基板1、及形成在上 述透明基板1上的半透明相移膜2，包括露出了上述透明基板1的透过区域3、及。

29、在上述透 明基板1上仅设置有上述半透明相移膜2的半透明相移区域4，且包括上述透过区域3与上 述半透明相移区域4邻接的图案，且透过上述半透明相移区域4的曝光光的相位相对于透 过上述透过区域3的曝光光的相位反转。此处，所谓大型相移掩膜是指至少其一边的长度 为350mm以上的掩膜。 0064 (相移掩膜的曝光强度分布模型) 0065 接下来，说明透过大型相移掩膜的曝光光的在成像面上的光强度分布(亦简称为 曝光强度分布)的模型。图1(b)表示大型相移掩膜的成像面(具体而言为感光性抗蚀 剂面)上的光振幅分布，图1(c)表示大型相移掩膜的成像面上的曝光强度分布。光的强度 是对光的振幅进行平方而获得，光的振。

30、幅伴随其相位而成为正负的值，与此相对，光的强度 (与能量相同)仅表现正值。又，曝光光5如图1(a)所示般自透明基板1侧向半透明相移 膜2的方向照射。作为曝光光5，可自超高压水银灯的g射线(波长为436nm)、h射线(波 长为405nm)、i射线(波长为365nm)、KrF准分子激光(波长为248nm)、ArF准分子激光 (193nm)中选择使用。就实用方面而言，由于TFT阵列基板的图案形成为大面积，且曝光光 需要大光量，故而使用仅含i射线、包含h射线、i射线的2波长、或包含g射线、h射线、i 射线的3波长的曝光光。 0066 将曝光光5透过大型相移掩膜10、通过曝光装置的成像光学系统(未图标)。

31、而在 抗蚀剂上的成像面成像时的光振幅分布示于图1(b)的实线15，将光强度分布示于图1(c) 的实线16。作为比较例，将使用遮光膜代替半透明相移膜2的情形时的成像面上的光强度 分布示于图1(c)的虚线17。 0067 曝光光5可分为透过大型相移掩膜10的右侧的透过区域3a的光11a、透过半透 明相移区域4的光11c、透过左侧的透过区域3b的光11b。具有如下光振幅分布形状，即， 透过大型相移掩膜10的曝光光11a在透过区域3a中是透光率为100的透过光，在除3a 以外的区域(遮光侧)，透过光为零，曝光光11b在透过区域3b中是透光率为100的透过 光，在除3b以外的区域，透过光为零，曝光光11。

32、c在半透明相移区域4中是透光率为T的 透过光，在半透明相移区域以外，透过光为零。该等分为3束的曝光光11a、11b、11c分别通 过曝光装置的成像透镜(未图示)，而在成像面形成3个光振幅分布形状12a、12b、14(在图 1(b)中以虚线表示)，使3个光振幅分布形状相加所得的值成为利用大型相移掩膜10在曝 光装置中成像的光振幅分布形状15(称为叠加的原理)。 0068 另一方面，若将透过半透明相移区域4而成像的光振幅分布14除外，仅取得光振 幅分布12a与12b的和，则成为透过将半透明相移膜4置换为遮光膜的二元掩膜的曝光光 的在成像面上的光振幅分布。 0069 使穿过透过区域3a的曝光光11a。

33、在曝光装置中成像的成像面的光振幅分布12a 的形状是因曝光光的波长、成像透镜的数值孔径NA及成像透镜的像差(即自理想的成像 性能的偏差)而形成。成像面的光振幅分布12a的形状是以投影至成像面的透过区域3a 的边界为基准位置，在上述基准位置(边界)的两侧，自透过区域3a侧向半透明相移区域 4侧(相当在遮光侧)缓慢地减少，一旦成为负的光振幅(即相位反转)而成为负峰值13a 说 明 书CN 103998985 A 7/23页 9 后，光振幅逐渐接近于零。超过如上所述的光透过区域的边界而在遮光侧扩展的光是称为 旁瓣，在旁瓣的分布形状中，将振幅成为最大的极值的部分13a称为旁瓣的峰值。旁瓣的峰 值13a。

34、的位置与曝光装置的光学性能有关，且形成在与光透过区域的边界相距与曝光波长 成比例、与数值孔径NA成反比例的距离(即与/NA成比例的距离)处。即，旁瓣的峰 值是形成在以由曝光波长及曝光装置的透镜的特性决定的距离远离光掩膜图案的光透 过区域的边界位置的位置。 0070 使穿过透过区域3b的曝光光11b在曝光装置中成像的成像面的光振幅分布12b 的形状是使上述光振幅分布12a的形状左右反转且以透过区域3b与半透明相移区域4的 边界为基准位置进行配置的光振幅分布形状，且与旁瓣的峰值13a对应地具有旁瓣的峰值 13b。旁瓣的峰值13b的光振幅与旁瓣的峰值13a同样地为相位反转所得的负值。 0071 使透。

35、过半透明相移区域4且相位反转的曝光光11c在曝光装置中成像的成像面的 光振幅分布14的形状是以半透明相移区域的边界为基准而光振幅在其两侧缓慢地减少， 且整体上成为相位反转的具有吊钟状的扩展的光振幅分布形状。 0072 透过大型相移掩膜整体的曝光光通过曝光装置的成像透镜而在成像面成像的光 振幅分布形状15是利用叠加定律将与3个区域对应的光振幅分布12a、12b、14与半透明相 移区域4的宽度W对应地配置、并相加而求出。具体而言，由于半透明相移区域4的宽度W 亦为右侧的透过区域3a的边界、与左侧的透过区域3b的边界的距离，故而使与右侧的透过 区域3a对应的成像面上的光振幅分布12a、与同左侧的透过。

36、区域3b对应的成像面上的光振 幅分布12b的2个光振幅分布相隔基准位置的距离W而相加(叠加)，进而加上与半透明相 移区域4对应的成像面上的光振幅分布14，而获得成像面上的光分振幅布15。 0073 (对比度提升) 0074 图1(c)所示的成像面上的光强度分布16是对光振幅15进行平方而求出。因此， 即便在光振幅中存在负的部分，光强度亦始终为正。光强度分布17是表示将半透明相移区 域4置换为遮光区域的情形时的成像面上的光强度分布。由于半透明相移区域4的光振幅 的相位反转而成为负值，故而成像面上的光强度分布16中的光透过区域的边界部附近的 旁瓣得以消除，与无半透明相移区域4的情形时的光强度分布1。

37、7相比，更强调暗部，而使图 案的对比度提升。由于若图案的宽度W窄，则旁瓣的光振幅增强，故而必需使将其消除的相 位反转的光振幅变强，且必需将半透明相移部4的透光率T设定得较高。根据上述半透明 相移区域4的效果，将强调光强度分布的暗部的效果示于图1(c)的斜线部18。 0075 (侧峰的减轻) 0076 接下来，对半透明相移区域4的宽度W及旁瓣的峰值对成像面的光振幅分布15及 光强度分布16的影响进行说明。旁瓣是因曝光装置的曝光波长及成像透镜而产生，旁瓣的 峰值(13a、13b)产生在与光透过区域(3a、3b)的边界部相距固定距离的位置。该旁瓣的峰 值的光振幅的相位反转，透过半透明相移区域4，与相。

38、位反转的曝光光11c在成像面相互增 强光振幅，而使曝光强度较强的点状或线状的区域产生(称为侧峰)。此种侧峰并非在成像 面对抗蚀剂形成图案的程度的光强度，但使其在某程度上感光，在正型抗蚀剂的情形时，在 显影时，抗蚀剂表面的一部分熔化而形成凹部，或在负型抗蚀剂的情形时，应除去的抗蚀剂 呈点状或线状地较薄地残留在加工基板的表面。此种抗蚀剂表面的凹部或抗蚀剂残留在半 导体生产步骤的光阻图案检查中被判定为缺陷，而成为半导体生产步骤的障碍。 说 明 书CN 103998985 A 8/23页 10 0077 本发明的减轻侧峰的产生的手段A是设为如下结构的掩膜，即，将半透过相移区 域的宽度W限制为Wp以下，。

39、且右侧的透过区域3a的旁瓣的峰值13a、与左侧的透过区域3b 的旁瓣的峰值13b不会相互重叠而变强。具体而言，将半透明相移区域的宽度W设为较旁 瓣的峰值重叠的半透过相移区域的宽度Wp小的宽度。之后利用图2对此种结构的掩膜进 行说明。 0078 本发明的减轻上述侧峰的产生的另一手段B是设为如下结构的掩膜，即，使半透 明相移区域的宽度W窄，在上述半透明相移区域中央部，使旁瓣的正振幅部分的重叠增多， 而消除来自半透明相移区域4的相位反转的光振幅分布14，从而不使曝光光的在成像面上 的光振幅为负。将利用此种结构的掩膜的曝光光的在成像面上的光振幅分布的情况示于图 1(b)。即，使半透明相移区域4的宽度W。

40、较既定的宽度Wq窄，利用光振幅分布12a的旁瓣、 及光振幅分布12b的旁瓣抵消透过半透明相移区域4且相位在成像面反转的光振幅分布 14，而防止曝光光的光振幅15成为负(相位反转)。若曝光光的光振幅15始终为正，则在 曝光强度分布16中，不会随着光振幅成为零而产生侧峰。即，可防止如下情况，即，若光振 幅成为零，则光强度亦为零，而形成极小值，附随在极小值而在附近形成光强度的峰值。 0079 另一方面，宽度W的下限是在作为本来打算用于遮光的区域的半透明相移区域， 以因旁瓣的重叠的增加而导致的光强度的增加成为既定值以下的方式进行限制的宽度Ws， 在宽度较宽度Ws窄的图案中，进入至暗部的曝光光增加，抗蚀。

41、剂的图案形成不充分，而无 法用作光掩膜。 0080 关于减轻侧峰的影响的手段A，利用作为比较例的图2(a)(d)对基在半透明相 移区域的宽度W及旁瓣的峰值位置的光强度分布的变化具体地进行说明。图2(a)(b)是 旁瓣的峰值相隔的比较例，图2(c)(d)是旁瓣的峰值重叠的比较例。图2(a)示意性地 表示半透明相移区域的宽度W2较宽、右侧的透过区域3a的旁瓣的峰值13a、与左侧的透过 区域3b的旁瓣的峰值13b相隔而不会相互影响的状态的光振幅分布。旁瓣的峰值13a与 13b的相位反转且具有负的光振幅，与透过半透明相移区域4的曝光光24在成像面相互增 强，而在成像面的曝光光的光振幅分布25中形成明显。

42、的2个相位反转的峰值21a、21b。 0081 包括半透明相移区域的掩膜的曝光强度分布是对光振幅分布25进行平方而求 出，将其形状示意性地示于图2(b)的曲线26。曝光光的光振幅分布25随着向半透明相移 区域4靠近而减少，在成为零后，对应于旁瓣的峰值13a而成为负峰值21a。与该值的变化 对应地，曝光强度分布26随着自透过区域向半透明相移区域4靠进而减少，在光振幅成为 零的位置，光强度亦成为零，接下来，以正值增加，与光振幅成为负峰值21a对应地，光强度 成为正峰值29a(称为侧峰)，此后，接近于与半透明相移区域4的透光率T对应的光强度。 0082 此处，由于对侧峰29a加上相移区域4的透过光的。

43、光振幅，故而容易因二元掩膜而 引起在抗蚀剂表面形成凹部或在基材表面产生抗蚀剂残留的问题。 0083 另一方面，藉由半透明相移区域4，而对图案边界部的曝光强度分布改善陡峭度 (对比度)。将二元掩膜的曝光强度分布示于图2(b)的虚线27，将其与包括半透明相移区 域的掩膜的曝光强度分布26的差以斜线部28表示。 0084 根据以上图2(a)、(b)的示意性说明，判断出在半透明相移区域4的宽度W2充分 大的情形时，与二元掩膜相比，对比度得到改善，但侧峰亦较高。 0085 接下来，图2(c)、(d)表示以基于透过区域11a及11b的成像面的光振幅12a的旁 说 明 书CN 103998985 A 10 。

44、9/23页 11 瓣的峰值、与光振幅12b的旁瓣的峰值重叠的方式选择半透明相移区域4的宽度W的比较 例。图2(c)中表示利用包括宽度为Wp的半透明相移区域4的掩膜的曝光光的在成像面上 的光振幅分布35。光振幅分布35的峰值31是不仅右侧的透过区域3a的旁瓣的峰值、与 左侧的透过区域3b的旁瓣的峰值重叠，而且进一步加上透过半透明相移区域4的光的振幅 34，而形成较大的负峰值31。 0086 图2(d)表示以光振幅12a的旁瓣的峰值、与光振幅12b的旁瓣的峰值重叠的方式 选择半透明相移区域的宽度Wp的情形时的曝光强度分布36(为比较例)。曝光光的光振幅 分布35对应于半透明相移区域4而减少，在成为。

45、零后，在旁瓣的峰值成为负极值。对应于 该光振幅分布35的变化，曝光强度分布36随着自透过区域向遮光区域前进而减少，在光振 幅成为零的位置，曝光强度亦为零，接下来，以正值增加，与光振幅成为负峰值对应地，曝光 强度亦成为正峰值39，之后为对称形的光强度分布。此处，曝光强度分布36的峰值39是在 中央有1个，且使2个旁瓣的峰值、与相移区域4的透光量相加而成为较大的峰值，因此，容 易引起在抗蚀剂表面形成凹部、或在基材表面产生抗蚀剂残留的问题。 0087 另一方面，图案边界部的曝光强度分布是藉由半透明相移区域而改善光强度分布 的陡峭度(对比度)。将二元掩膜的曝光强度分布示于图2(d)的虚线37，且将其与。

46、包括半 透明相移区域的掩膜的成像面的光强度分布36的差以斜线部38表示。 0088 根据以上图2(c)、(d)的说明，在半透明相移区域的宽度W为旁瓣的峰值重叠的宽 度Wp的情形时，与二元掩膜相比，对比度得到改善，但侧峰最高。在本发明中，藉由使相移 区域的宽度W较旁瓣的峰值重叠的宽度Wp窄，而使侧峰的影响减小。 0089 根据以上利用图1的本发明的作用的说明、及图2所示的比较例的说明，本发明是 藉由利用半透明相移膜形成图案，而使图案边界部的曝光强度分布的对比度提升，同时藉 由使半透明相移区域的宽度W较透过区域的旁瓣的峰值重叠的宽度Wp窄，而减轻侧峰的 产生。进而，藉由设为如下结构的掩膜，而防止侧。

47、峰的产生，即，使半透明相移区域的宽度W 窄，使旁瓣的正振幅部分的重叠增多，而消除来自半透明相移区域4的相位反转的光振幅， 从而使曝光光的在成像面上的光振幅不为负。 0090 (大型相移掩膜的结构材料) 0091 一面参照图1(a)的剖面图一面对本发明的大型相移掩膜10的各结构要素的具体 材料进行说明。图1(a)所示的大型相移掩膜10的结构是包括透明基板1、及形成在上述透 明基板1上的半透明的相移膜2的构造的光掩膜。 0092 在本发明的大型相移掩膜1中使用的透明基板2的尺寸为350mm350mm至 1220mm1400mm，厚度为8mm13mm。材质可使用经光学研磨的低膨胀玻璃(铝硼硅酸盐 玻。

48、璃、硼硅酸玻璃)、合成石英玻璃，较佳为使用热膨胀率较小、且紫外线的透光率较高的合 成石英玻璃。 0093 (半透明相移膜的结构) 0094 半透明相移膜2的结构有如下2种形态，即，选择可以使曝光光的相位反转的膜厚 获得所需的光透光率的材质且以单层膜构成；以及设为含有主要使相位反转的透光率较高 的材质的相位调整层、及含有主要决定透光率的透光率较低的材质的透光率调整层的2层 的结构。 0095 在以单层构成半透明相移膜2的情形时，选择折射率n较高(通常为1.5以上)、 说 明 书CN 103998985 A 11 10/23页 12 且可以使波长为的曝光光的相位反转的厚度d(d/2(n-1)在4至。

49、30的范围内 获得所需的透光率的材质。作为此种以单层构成的半透明相移膜的材质，可例示氮氧化铬 (CrON)、氮硅化钼(MoSiN)、氮氧化硅钼(MoSiON)、氮氧化硅(SiON)、氮氧化钛(TiON)，且改 变氧或氮的含有率而调整透光率。 0096 在以2层构成半透明相移膜2的情形时，首先，作为相位调整层的材质，选择在曝 光波长下折射率较高、且光透光率亦较高的材质，而设为使相位反转的层，进而，作为透光 率调整层的材质，选择在曝光波长下透光率较低的材质，作为2层的膜整体，以使曝光光的 相位反转、且透光率成为所需的值的方式调整各膜厚。作为相位调整层的材质，使用氮氧化 铬(CrON)、氟氧化铬(CrFO)、氮氧化硅(SiON)、氮氧化硅钼(MoSiON)、氮氧化钛(TiON)，作。