[发明专利]光掩模及其制造方法和图案转印方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示装置(Liquid Crystal Display：下面称为LCD) 制造所使用的光掩模，特别是涉及薄膜晶体管液晶显示装置的制造中使用 的薄膜晶体管基板的制造所适宜使用的大型光掩模(例如一边为300mm 以上)及其制造方法和使用该光掩模的图案转印方法。

背景技术

当前，在LCD的领域中，具有薄膜晶体管(Thin Film Transistor：下 面称为TFT)的液晶显示装置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display： 下面称为TFT-LCD)比起CRT(阴极射线管)，由于其较易作成薄型且 消耗功率较低的优点，商品化迅速地推进。TFT-LCD具有TFT基板， 其为将TFT排列在以矩阵状排列的各像素中的构造，具有与各像素对应， 排列有红、绿和篮的像素图案的滤色器在液晶相的介入下与之重叠的概略 构造。TFT-LCD制作工序数量较多，只是TFT基板就要用5～6片的光 掩模来制造。在这种情况下，提出了用4片光掩模来进行TFT基板的制造 的方法。

该方法通过使用具有遮光部、透光部和半透光部(灰阶部)的光掩模 (下面称为灰阶掩模)，降低使用的掩模的片数。这里，半透光部是指在 使用掩模在被转印体上转印图案时，将透过的曝光光的透过量降低规定 量，控制被转印体上的光刻胶膜在显影后的残膜量的部分。和遮光部、透 光部一起，具有这样的半透光部的光掩模称为灰阶掩模。

图3和图4表示利用灰阶掩模的TFT基板的制造工序的一个例子。图 4表示图3的制造工序的后续的制造工序。

在玻璃基板1上，形成有栅电极用金属膜，通过使用光掩模的光刻过 程，形成栅电极2。之后，形成栅绝缘膜3、第1半导体膜4(a-Si：非 晶体硅)、第2半导体膜5(N+a-Si)、源极/漏极用金属膜6和正片型 的光刻胶膜7(图3(a))。接着，利用具有遮光部11、透光部12和半 透光部13的灰阶掩模10，曝光正片型的光刻胶膜7，显影。由此，覆盖 TFT沟道部形成区域以及源极/漏极形成区域、和数据线形成区域，并且， 按照沟道部形成区域比源极/漏极形成区域薄的方式形成第1抗蚀膜图案 7a(图3(b))。接着，将第1抗蚀膜图案7a作为掩模，蚀刻源极/漏极 金属膜6以及第2、第1半导体膜5、4(图3(c))。接着，通过基于氧 的灰化(ashing)，将沟道部形成区域的较薄的抗蚀膜除去，形成第2抗 蚀膜图案7b(图4(a))。之后，将第2抗蚀膜图案7b作为掩模，蚀刻 源极/漏极用金属膜6，形成源极/漏极6a、6b，接着，蚀刻第2半导体膜5 (图4(b))，剥离最后残存的第2抗蚀膜图案7b(图4(c))。

已知，作为这里所使用的灰阶掩模10，半透光部是以微细的图案形成 的构造。例如，如图5所示，灰阶掩模具有对应源极/漏极的遮光部11a、 11b、透光部12和对应TFT沟道部的半透光部(灰阶部)13。半透光部 13是形成由使用灰阶掩模10的LCD用曝光机的解析极限以下的微细图案 构成的遮光图案13a的区域。通常遮光部11a、11b和遮光图案13a均由以 铬或铬的化合物等的相同材料构成的相同厚度的膜形成。使用灰阶掩模的 LCD用曝光机的解析极限在多数情况下，在步进方式的曝光机约为3μm， 在镜面投影方式的曝光机约为4μm。因此，可以使在图5半透光部13的 透过部13b的间距为不足3μm，遮光图案13a的线宽为曝光机的解析极限 以下即不足3μm。

上述的微细图案型的半透光部灰阶部分的设计具体地有如下选择：使 用于具有遮光部和透光部的中间的半色调(half-tone)效果的微细图案为 线与间隙(line and space)型或点(网点)型，或其他的图案。进而，例 如通过线与间隙来设计微细图案的情况下，通过适宜地选择其线宽、光透 光部分和遮光部分的面积比率，能够控制整体的透过率。