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TWI432885B - 四階光罩製造方法及使用此種方法中之光罩坯料板 - Google Patents

四階光罩製造方法及使用此種方法中之光罩坯料板 Download PDF

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TWI432885B
TWI432885B TW096106057A TW96106057A TWI432885B TW I432885 B TWI432885 B TW I432885B TW 096106057 A TW096106057 A TW 096106057A TW 96106057 A TW96106057 A TW 96106057A TW I432885 B TWI432885 B TW I432885B
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佐野道明
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Ｈｏｙａ股份有限公司
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Description

四階光罩製造方法及使用此種方法中之光罩坯料板
本發明係關於一種用以製造液晶顯示器(以下稱為LCDs)或類似裝置之薄膜電晶體(以下稱為TFTs)的四階光罩製造方法，而且還關於一種用在此種製造方法中之光罩坯料板。
在日本未審專利公開公報(JP-A)第H09-146259號(以下稱為專利文件1)中，揭露一種光穿透以多層次，如三或更多層次，改變之多階光罩。當形成光學元件的折射表面或反射表面時，可以使用多階光罩。
專利文件1中所說明的多階光罩係以下面之方式製造。首先，在形成在透明基板上的金屬化合物膜或類似膜層之上，形成抗蝕膜，並將抗蝕膜施以曝光/描繪和顯影，於是形成第一抗蝕圖案。然後，使用第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻金屬化合物膜或類似的膜層。然後，再次在金屬化合物膜或類似膜層之上，形成抗蝕膜，並將抗蝕膜施以曝光/描繪和顯影，於是形成第二抗蝕圖案。然後，使用第二抗蝕圖案當作遮罩，再次蝕刻金屬化合物膜或類似膜層。藉由重複預定次數之抗蝕圖案的形成和金屬化合物膜或類似膜層蝕刻，可以得到多階光罩。
然而，在專利文件1所說明的多階光罩之製造方法 中，因為蝕刻金屬化合物膜或類似膜層的次數，及曝光/描繪，以用於形成蝕刻用之抗蝕圖案的次數彼此相同，所以曝光/描繪的次數增加。例如，為了製造適合光穿透以四個層次改變之四階光罩，需要執行曝光/描繪三次。
因此，本發明之目的係要提供四階光罩製造方法，其可以藉由微影製程製造具有較少描繪次數之四階光罩，而且還可以提供用在此種製造方法中之光罩坯料板。
(第一觀點)
一種四階光罩的製造方法，該四階光罩包含光遮蔽部分，光穿透部分，及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分。該方法包含製備光罩坯料板之步驟，其係由各自具有在蝕刻其他部分時可以抗蝕刻的材料製成之第一光半穿透膜和光遮蔽膜，依序指定形成在透明基板上，然後在光罩坯料板的光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案。第一抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第二光半穿透部分之開口區。該方法還包含使用第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻光遮蔽膜，然後蝕刻第一光半穿透膜，接著再剝除第一抗蝕圖案之步驟。該方法還有包含在透明基板和光遮蔽膜上形成第二光半穿透膜，然後在第二光半穿透膜上形成第二抗蝕圖案之步驟。第二抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第一光半穿透部分之開口區。該方法還再包含使用第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻第二光半穿透膜和光遮蔽膜，然後移除第二抗蝕圖案之步驟，於是形成光穿透部分，光遮蔽部分，第一光半穿透部分，及第二光半穿透部分。
(第二觀點)
一種四階光罩的製造方法，該四階光罩包含光遮蔽部分，光穿透部分，及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分。該方法包含製備光罩坯料板之步驟，其係由各自具有在蝕刻其他部分時可以抗蝕刻的材料製成之第一光半穿透膜和光遮蔽膜，依序指定形成在透明基板上，然後在光罩坯料板的光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案。第一抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第二光半穿透部分之開口區。該方法還包含使用第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻光遮蔽膜，然後剝除第一抗蝕圖案，接著再使用光遮蔽膜當作遮罩，蝕刻第一光半穿透膜之步驟。該方法還有包含在透明基板和光遮蔽膜上形成第二光半穿透膜，然後在第二光半穿透膜上形成第二抗蝕圖案之步驟。第二抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第一光半穿透部分之開口區。該方法還再包含使用第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻第二光半穿透膜和光遮蔽膜，然後移除第二抗蝕圖案之步驟，於是形成光穿透部分，光遮蔽部分，第一光半穿透部分，及第二光半穿透部分。
(第三觀點)
在根據第一或第二觀點之方法中，第二光半穿透膜較佳係由可以被和光遮蔽膜相同的蝕刻物蝕刻掉之材料製成。
(第四觀點)
在根據第一或第二觀點之方法中，第一光半穿透膜較 佳係由含有矽化鉬當作主要組成之材料製成，而光遮蔽膜和第二光半穿透膜各自係由含有鉻當作主要組成之材料製成。
(第五觀點)
用在根據第一或第二觀點之方法中之光罩坯料板。在透明基板上，光罩坯料板具有製成圖案的膜層，其中包含相互堆疊之第一光半穿透膜和光遮蔽膜，及形成在製成圖案的膜層之上的第二光半穿透膜。
(第六觀點)
一種四階光罩的製造方法，該四階光罩包含光遮蔽部分，光穿透部分，及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分，該方法包含製備光罩坯料板之步驟，其中第一光半穿透膜，第二光半穿透膜，和光遮蔽膜係依序指定形成在透明基板上。第一光半穿透膜和光遮蔽膜係由都具有在蝕刻第二光半穿透膜時可以抗蝕刻的材料製成。該方法還包含在光罩坯料板的光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案之步驟。第一抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第一光半穿透部分之開口區。該方法還有包含使用第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻光遮蔽膜，然後蝕刻第二光半穿透膜，接著再剝除第一抗蝕圖案之步驟。該方法還再包含形成第二抗蝕圖案之步驟，其中第二抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第二光半穿透部分之開口區，然後再使用第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻光遮蔽膜和第一光半穿透膜，然後移除第二抗蝕圖案，於是形成光穿透部分，光遮蔽部分，第一光半穿透 部分，及第二光半穿透部分。
(第七觀點)
一種四階光罩的製造方法，該四階光罩包含光遮蔽部分，光穿透部分，及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分，該方法包含製備光罩坯料板之步驟，其中第一光半穿透膜，第二光半穿透膜，和光遮蔽膜係依序指定形成在透明基板上。第一光半穿透膜和光遮蔽膜係由都具有在蝕刻第二光半穿透膜時可以抗蝕刻的材料製成。該方法還包含在光罩坯料板的光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案之步驟。第一抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第一光半穿透部分之開口區。該方法還有包含使用第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻光遮蔽膜，然後剝除第一抗蝕圖案，接著再使用光遮蔽膜當作遮罩，蝕刻第二光半穿透膜之步驟。該方法還再包含形成第二抗蝕圖案之步驟，其中第二抗蝕圖案具有對應光穿透部分和第二光半穿透部分之開口區，然後再使用第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻光遮蔽膜和第一光半穿透膜，然後移除第二抗蝕圖案，於是形成光穿透部分，光遮蔽部分，第一光半穿透部分，及第二光半穿透部分。
(第八觀點)
在根據第六或第七觀點之方法中，第一光半穿透膜和光遮蔽膜最好可以藉由相同的蝕刻物蝕刻。
(第九觀點)
在根據第八觀點之方法中，第二光半穿透膜較佳係由含有矽化鉬當作主要組成之材料製成，而第一光半穿透膜 和光遮蔽膜各自係由含有鉻當作主要組成之材料製成。
(第十觀點)
用在根據第六，第七，或第九觀點之任一方法中之光罩坯料板。第一光半穿透膜，第二光半穿透膜，和光遮蔽膜係依序指定堆疊在透明基板上。
根據本發明之第一到第四之觀點，各自具有在蝕刻其他部分時可以抗蝕刻的材料製成之第一光半穿透膜和光遮蔽膜係依序指定形成在透明基板上，而在此光遮蔽膜上，有形成最好係由可以被和光遮蔽膜相同的蝕刻物蝕刻掉之材料製成之第二光半穿透膜。因此，藉由組合各自具有在蝕刻其他部分時可以抗蝕刻的膜層和各自具有在蝕刻其他部分時不抗蝕刻的膜層，可以減少微影製程描繪的次數製造四階光罩。
根據本發明之第六到第九之觀點，第一光半穿透膜，第二光半穿透膜，和光遮蔽膜係依序指定形成在透明基板上。第一光半穿透膜和光遮蔽膜係由可以藉由相同的蝕刻物蝕刻之材料製成，而第二光半穿透膜係由在蝕刻第一光半穿透膜和光遮蔽膜的材料時，可以抗蝕刻之材料製成。因此，藉由組合各自具有在蝕刻其他部分時可以抗蝕刻的膜層和各自具有在蝕刻其他部分時不抗蝕刻的膜層，可以減少微影製程描繪的次數製造四階光罩。
現在參考圖式詳細說明本發明的某些實施例。
(第一實施例)
第1A圖到第1I圖為根據本發明之四階光罩製造方法中的第一實施例，四灰階光罩製造方法製程之特別說明圖。第2A圖和第2B圖分別為藉由第1A圖到第1I圖的製程製造之四灰階光罩的上視圖和橫截面圖。
例如，第2A圖和第2B圖所示之灰階光罩10係用以製造液晶顯示器(LCDs)，電漿顯示器面板(PDPs)，或類似裝置之薄膜電晶體(TFTs)或濾光片，而且配合在轉移標的物11上形成具有不同階梯式或連續式厚度之抗蝕圖案12。在第2B圖中，符號19A，19B，和19C分別表示轉移標的物11之堆疊膜層。換言之，在本實施例中，轉移標的物11係藉由堆疊膜層19A，19B，和19C依序指定形成在基板19上。
灰階光罩10包含配合遮蔽曝光之光遮蔽部分13(光穿透率約0%)，配合約100%穿透曝光之光穿透部分14，及被灰階光罩10使用時，各自配合減少曝光穿透率約20到50%之第一光半穿透部分15A和第二光半穿透部分15B。如上所述，除了光遮蔽部分13和光穿透部分14之外，還具有一個或多個光半穿透部分之光罩稱為灰階光罩。在本實施例中，第一光半穿透部分15A和第二光半穿透部分15B具有不同的光穿透率，而且第一光半穿透部分15A的光穿透率設定低於第二光半穿透部分15B。因此，灰階光罩10可以建構為曝光的穿透率有四個不同層次之四灰階光罩。
第一光半穿透部分15A係藉由在透明基板16的表面上，如玻璃基板，形成可以半穿透光之第一光半穿透膜17A 實行。第二光半穿透部分15B係藉由在透明基板16的表面上，形成可以半穿透光之第二光半穿透膜17B實行。光遮蔽部分13係藉由堆疊依序指定形成在透光基板16的表面上之第一光半穿透膜17A，光遮蔽膜18，和第二光半穿透膜17B形成。
第一光半穿透膜17A係含有金屬和矽之薄膜，而且最好為含有矽化鉬(MoSi)當作主要組成之膜層。例如，MoSi，(MoSi2 )，MoSiN，MoSiON，MoSiCON，或類似材料有被使用。第二光半穿透膜17B和光遮蔽膜18係各自含有鉻當作主要組成之膜層，其中鉻最好用於光遮蔽膜18，而氮化鉻，氧化鉻，氮氧化鉻，氟化鉻，或類似材料最好用於第二光半穿透膜17B。第一光半穿透部分15A的光穿透率係根據第一光半穿透膜17A的材料選擇和厚度設定。第二光半穿透部分15B的光穿透率係根據第二光半穿透膜17B的材料選擇和厚度設定。光遮蔽部分13的光穿透率係根據材料的選擇，和第一光半穿透膜17A，第二光半穿透膜17B，及光遮蔽膜18的厚度設定。
當使用上述之四灰階光罩10時，曝光不會穿透光遮蔽部分13，所以曝光會在第二光半穿透部分15B減少，除了在第二光半穿透部分15B之外，曝光也會在第一光半穿透部分15A減少。結果，塗佈在轉移標的物11上之抗蝕膜(正抗蝕膜)形成下面的抗蝕圖案12。抗蝕圖案12被建構，使得在對應光遮蔽部分13的部分之抗蝕膜厚度T1最大，而在對應第一光半穿透部分15A的部分之抗蝕膜厚度T2小於 抗蝕膜厚度T1，但是大於在對應第二光半穿透部分15B的部分之抗蝕膜厚度T3。抗蝕圖案12在對應光穿透部分14的部分則沒有抗蝕膜。
下述的製程係被應用到具有如上所述之抗蝕圖案12的轉移標的物11。首先，在抗蝕圖案12沒有抗蝕膜的部分(對應光穿透部分14的部分)，例如，應用第一蝕刻到轉移標的物11之膜層19A，19B，和19C。接著，藉由灰化或類似製程，移除具有抗蝕圖案12之抗蝕膜厚度T3的部分(對應第二光半穿透部分15B的部分)，然後，在此部分，例如，應用第二蝕刻到轉移標的物11之膜層19B和19C。然後，藉由灰化或類似製程，移除具有抗蝕圖案12之抗蝕膜厚度T2的部分(對應第一光半穿透部分15A的部分)，然後，在此部分，例如，應用第三蝕刻到轉移標的物11之膜層19C。在此方式下，只使用一個灰階光罩10就可以執行等效於那些藉由三個傳統光罩達成之製程，因此可以減少光罩數。
現在參考第1A圖到第1I圖，將說明如上所述之四灰階光罩10的製程。
首先，第一光半穿透膜17A和光遮蔽膜18依序指定形成在透明基板16的表面上，於是形成和製備光罩坯料板20(第1A圖)。第一光半穿透膜17A和光遮蔽膜18各自具有在灰階光罩10的製程中，蝕刻其他部分時可以抗蝕刻。例如，第一光半穿透膜17A係由具有對鉻蝕刻氣體或液體抗蝕刻之材料製成，而光遮蔽膜18係由具有對MoSi蝕刻氣體或液體抗蝕刻之材料製成。
然後，在光罩坯料板20的光遮蔽膜18上形成抗蝕膜(正抗蝕膜)，之後藉由使用電子束或雷射描繪設備對此抗蝕膜施以曝光/描繪，然後顯影，於是形成第一抗蝕圖案21(第1B圖)。第一抗蝕圖案21係形成具有對應要製造之灰階光罩10的光穿透部分14和第二光半穿透部分15B之開口區的形狀。
然後，使用鉻蝕刻氣體或液體和使用第一抗蝕圖案21當作光罩，對形成第一抗蝕圖案21之光罩坯料板20的光遮蔽膜18施以乾蝕刻或濕蝕刻(第1C圖)。藉由此蝕刻，光遮蔽膜18形成光遮蔽膜圖案22。因為第一光半穿透膜17A對鉻蝕刻氣體或液體抗蝕刻，所以在光遮蔽膜18的蝕刻期間很難被蝕刻掉。
在光遮蔽膜圖案22形成之後，剝除第一抗蝕圖案21(第1D圖)。之後，使用MoSi蝕刻氣體或液體和使用光遮蔽膜圖案22當作遮罩，對第一光半穿透膜17A施以乾蝕刻或濕蝕刻，於是形成第一光半穿透膜圖案23(第1E圖)。在第1D圖之第一抗蝕圖案21的剝除可以稍後執行。換言之，在光遮蔽膜圖案22形成之後，可以安排藉由使用第一抗蝕圖案21和光遮蔽膜圖案22當作遮罩，應用乾蝕刻或濕蝕刻到第一光半穿透膜17A，然後剝除第一抗蝕圖案21，形成第一光半穿透膜圖案23。因為光遮蔽膜18對MoSi蝕刻氣體或液體抗蝕刻，所以在第一光半穿透膜17A的蝕刻期間很難被蝕刻掉。至於MoSi蝕刻液體，例如，使用由至少含有選擇自氫氟酸，矽氫氟酸，和氟化氫銨其中之一氟化 合物，及至少含有選擇自過氧化氫，硝酸，和硫酸其中之一氧化劑的蝕刻液體製成。
在如上所述之第一光半穿透膜圖案23形成之後，在光遮蔽膜18和曝露的透明基板16之上，形成第二光半穿透膜17B，於是形成另一個光罩坯料板24(第1F圖)。第二光半穿透膜17B係由可以和光遮蔽膜18相同蝕刻之材料製成。因此，第二光半穿透膜17B和光遮蔽膜18各自只具有對其他部分的蝕刻時有很小的抗蝕刻。如第1E圖和第1F圖所示，光罩坯料板24被建構，使得堆疊在透明基板16上之第一光半穿透膜17A和光遮蔽膜18分別形成第一光半穿透膜圖案23和光遮蔽膜圖案22，而第二光半穿透膜17B則形成在這些製成圖案的膜層之上。
然後，以上述相同之方式，在光罩坯料板24的第二光半穿透膜17B之上，形成抗蝕膜，並且對此抗蝕膜施以曝光/描繪和顯影，於是形成第二抗蝕圖案25(第1G圖)。第二抗蝕圖案25形成具有對應光穿透部分14和第一光半穿透部分15A之開口區的形狀。
然後，使用鉻蝕刻氣體或液體和使用第二抗蝕圖案25當作遮罩，對第二光半穿透膜17B和光遮蔽膜18施以乾蝕刻或濕蝕刻(第1H圖)。之後，藉由移除(剝除)第二抗蝕圖案25，可以得到具有光穿透部分14，藉由第一光半穿透膜17A形成的第一光半穿透部分15A，藉由第二光半穿透膜17B形成的第二光半穿透部分15B，及堆疊在一起之藉由第一光半穿透膜17A形成的光遮蔽部分13，光遮蔽膜18，和 第二光半穿透膜17B之四灰階光罩10(第1I圖)。
根據上面的實施例可以得到以下的結果。根據灰階光罩10之製程，由各自具有對其他部分蝕刻時可以抗蝕刻的材料製成之第一光半穿透膜17A和光遮蔽膜18，係依序指定形成在光穿透基板16之上，而且在此光遮蔽膜18之上，形成可以藉由和光遮蔽膜18相同的蝕刻物蝕刻之材料製成之第二光半穿透膜17B。因此，藉由組合各自具有對蝕刻其他部分時有很大抗蝕刻之膜層和各自具有對蝕刻其他部分時有相當小抗蝕刻之膜層，四灰階光罩10可以減少微影製程的描繪次數到兩次製造。
(第二實施例)
第3A圖到第3G圖為根據本發明之四灰階光罩製造方法中的第二實施例，四灰階光罩製造方法製程之說明圖。第4A圖和第4B圖分別為藉由第3A圖到第3G圖的製程製造之四灰階光罩的上視圖和橫截面圖。在第二實施例中，相同的符號表示和前面的第一實施例之中的那些部分相同。
例如，第4A圖和第4B圖所示之灰階光罩30也係用以製造液晶顯示器(LCDs)，電漿顯示器面板(PDPs)，或類似裝置之薄膜電晶體(TFTs)或濾光片，而且配合在轉移標的物31上形成具有不同階梯式或連續式厚度之抗蝕圖案32。
灰階光罩30包含配合遮蔽曝光之光遮蔽部分33(光穿透率約0%)，配合約100%穿透曝光之光穿透部分34，及被灰階光罩30使用時，各自配合減少曝光穿透率約20到50% 之第一光半穿透部分35A和第二光半穿透部分35B。在本實施例中，第一光半穿透部分35A和第二光半穿透部分35B具有不同的光穿透率，而且第一光半穿透部分35A的光穿透率設定高於第二光半穿透部分35B。因此，灰階光罩30可以為曝光的穿透率有四個不同層次之四灰階光罩。
第一光半穿透部分35A係藉由在透明基板16的表面上，如玻璃基板，形成可以半穿透光之第一光半穿透膜37A實行。第二光半穿透部分35B係藉由在透明基板16的表面上，堆疊可以半穿透光之第一光半穿透膜37A和第二光半穿透膜37B實行。光遮蔽部分33係藉由堆疊依序指定形成在透明基板16的表面上之第一光半穿透膜37A，第二光半穿透膜37B，和光遮蔽膜38形成。
第二光半穿透膜37B係含有金屬和矽之薄膜，而且較佳為含有矽化鉬(MoSi)當作主要組成之膜層。例如，MoSi，(MoSi2 )，MoSiN，MoSiON，MoSiCON，或類似材料有被使用。第一光半穿透膜37A和光遮蔽膜38係各自含有鉻當作主要組成之膜層，其中鉻最好用於光遮蔽膜38，而氮化鉻，氧化鉻，氮氧化鉻，氟化鉻，或類似材料最好用於第一光半穿透膜37A。第一光半穿透部分35A的光穿透率係根據第一光半穿透膜37A的材料選擇和厚度設定。第二光半穿透部分35B的光穿透率係根據第一光半穿透膜37A和第二光半穿透膜37B的材料選擇和厚度設定。
當使用上述之四灰階光罩30時，曝光不會穿透光遮蔽部分33，所以曝光會在第一光半穿透部分35A減少，除了 在第一光半穿透部分35A之外，曝光也會在第二光半穿透部分35B減少。結果，塗佈在轉移標的物31上之抗蝕膜(正抗蝕膜)形成下面的抗蝕圖案32。抗蝕圖案32被建構，使得在對應光遮蔽部分33的部分之抗蝕膜厚度T11最大，而在對應第二光半穿透部分35B的部分之抗蝕膜厚度T12小於抗蝕膜厚度T11，但是大於在對應第一光半穿透部分35A的部分之抗蝕膜厚度T13。抗蝕圖案32在對應光穿透部分34的部分則沒有抗蝕膜。
下述的製程係被應用到具有如上所述之抗蝕圖案32的轉移標的物31。首先，在抗蝕圖案32沒有抗蝕膜的部分(對應光穿透部分34的部分)，例如，應用第一蝕刻到轉移標的物31之膜層19A，19B，和19C。接著，藉由灰化或類似製程，移除具有抗蝕圖案32之抗蝕膜厚度T13的部分(對應第一光半穿透部分35A的部分)，然後，在此部分，例如，應用第二蝕刻到轉移標的物31之膜層19B和19C。然後，藉由灰化或類似製程，移除具有抗蝕圖案32之抗蝕膜厚度T12的部分(對應第二光半穿透部分35B的部分)，然後，在此部分，例如，應用第三蝕刻到轉移標的物31之膜層19C。在此方式下，只使用一個灰階光罩30就可以執行等效於那些藉由三個傳統光罩達成之製程，因此可以減少光罩數。
現在參考第3A圖到第3G圖，將說明如上所述之四灰階光罩30的製程。
首先，第一光半穿透膜37A，第二光半穿透膜37B，和光遮蔽膜38依序指定形成在透明基板16的表面上，於是 形成和製備光罩坯料板40(第3A圖)。第二光半穿透膜37B和光遮蔽膜38各自具有在灰階光罩30的製程中，蝕刻其他部分時可以抗蝕刻。例如，第二光半穿透膜37B係由具有對鉻蝕刻氣體或液體抗蝕刻之材料製成，而光遮蔽膜38係由具有對MoSi蝕刻氣體或液體抗蝕刻之材料製成。第一光半穿透膜37A係由可以藉由和光遮蔽膜38相同蝕刻物蝕刻掉之材料製成。因此，第一光半穿透膜37A和光遮蔽膜38各自只具有對其他部分的蝕刻時有很小的抗蝕刻。
然後，在光罩坯料板40的光遮蔽膜38上形成抗蝕膜(正抗蝕膜)，之後藉由使用電子束或雷射描繪設備對此抗蝕膜施以曝光/描繪，然後顯影，於是形成第一抗蝕圖案41(第3B圖)。第一抗蝕圖案41係形成具有對應要製造之灰階光罩30的光穿透部分34和第一光半穿透部分35A之開口區的形狀。
然後，使用鉻蝕刻氣體或液體和使用第一抗蝕圖案41當作遮罩，對形成第一抗蝕圖案41之光罩坯料板40的光遮蔽膜38施以乾蝕刻或濕蝕刻(第3C圖)。藉由此蝕刻，光遮蔽膜38形成光遮蔽膜圖案42。因為第二光半穿透膜37B對鉻蝕刻氣體或液體抗蝕刻，因此可避免在光遮蔽膜38的蝕刻期間被蝕刻掉。
在光遮蔽膜圖案42形成之後，剝除第一抗蝕圖案41，之後，使用MoSi蝕刻氣體或液體和使用光遮蔽膜圖案42當作遮罩，對第二光半穿透膜37B施以乾蝕刻或濕蝕刻，於是形成第二光半穿透膜圖案43(第3D圖)。此外，在本 實施例之中，第一抗蝕圖案41的剝除可以稍後執行。換言之，在光遮蔽膜圖案42形成之後，可以安排藉由使用第一抗蝕圖案41和光遮蔽膜圖案42當作遮罩，應用乾蝕刻或濕蝕刻到第二光半穿透膜37B，然後剝除第一抗蝕圖案41，形成第二光半穿透膜圖案43。因為光遮蔽膜38和第一光半穿透膜37A各自對MoSi蝕刻氣體或液體具有抗蝕刻，因此這些膜可以避免在第二光半穿透膜37B的蝕刻期間被蝕刻掉。
在如上所述之第二光半穿透膜圖案43形成之後，在光遮蔽膜38和曝露的第一光半穿透膜37A之上，形成抗蝕膜，然後，以上述相同之方式，對此抗蝕膜施以曝光/描繪和顯影，於是形成第二抗蝕圖案44(第3E圖)。第二抗蝕圖案44形成具有對應光穿透部分34和第二光半穿透部分35B之開口區的形狀。
然後，使用鉻蝕刻氣體或液體和使用第二抗蝕圖案44當作遮罩，對光遮蔽膜38和第一光半穿透膜37A施以乾蝕刻或濕蝕刻(第3F圖)。之後，藉由移除(剝除)剩餘的第二抗蝕圖案44，可以得到具有光穿透部分34，藉由第一光半穿透膜37A形成的第一光半穿透部分35A，藉由第一光半穿透膜37A和第二光半穿透膜37B堆疊在一起所形成的第二光半穿透部分35B，及藉由第一光半穿透膜37A，第二光半穿透膜37B，和光遮蔽膜38堆疊在一起所形成的光遮蔽部分33之四灰階光罩30(第3G圖)。
根據上面的實施例可以得到以下的結果。根據灰階光 罩30之製程，第一光半穿透膜37A，第二光半穿透膜37B，和光遮蔽膜38，係依序指定形成在透明基板16之上，其中第一光半穿透膜37A和光遮蔽膜38係由可以藉由相同蝕刻物蝕刻之材料製成，而第二光半穿透膜37B則是由蝕刻第一光半穿透膜37A和光遮蔽膜38的材料時，具有抗蝕刻之材料製成。因此，藉由組合各自對蝕刻其他部分時具有抗蝕刻之膜層和各自具有對蝕刻其他部分時不抗蝕刻之膜層，四灰階光罩30可以減少微影製程的描繪次數到兩次製造。
本發明係以根據兩個實施例說明，但是本發明並不侷限於此。
10,30‧‧‧灰階光罩
11,31‧‧‧轉移標的物
12,32‧‧‧抗蝕圖案
13,33‧‧‧光遮蔽部分
14,34‧‧‧光穿透部分
15A,35A‧‧‧第一光半穿透部分
15B,35B‧‧‧第二光半穿透部分
16‧‧‧透明基板
17A,37A‧‧‧第一光半穿透膜
17B,37B‧‧‧第二光半穿透膜
18,38‧‧‧光遮蔽膜
19‧‧‧基板
19A,19B,19C‧‧‧堆疊膜層
20,24,40‧‧‧光罩基板
21,41‧‧‧第一抗蝕圖案
22,42‧‧‧光遮蔽膜圖案
23‧‧‧第一光半穿透膜圖案
25,44‧‧‧第二抗蝕圖案
43‧‧‧第二光半穿透膜圖案
第1A圖到第1I圖為根據本發明之四階光罩製造方法中的第一實施例，四灰階光罩製造方法製程之特別說明圖；第2A圖和第2B圖分別為藉由第1A圖到第1I圖的製程製造之四灰階光罩的上視圖和橫截面圖，其中第2B圖為與轉移標的物一起之四灰階光罩；第3A圖到第3G圖為根據本發明之四灰階光罩製造方法中的第二實施例，四灰階光罩製造方法製程之特別說明圖；及第4A圖和第4B圖分別為藉由第3A圖到第3G圖的製程製造之四灰階光罩的上視圖和橫截面圖，其中第4B圖為與轉移標的物一起之四灰階光罩。

Claims (18)

  1. 一種製造四階光罩之方法，該四階光罩包含光遮蔽部分、光穿透部分、及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分，而該方法包含下列各步驟：製備光罩坯料板，係將第一光半穿透膜和光遮蔽膜依序形成在透明基板上，其中該第一光半穿透膜和該光遮蔽膜係由對彼此的蝕刻具有抗蝕性的材料製成；在該光罩坯料板的光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案，該第一抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第二光半穿透部分之開口區；使用該第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該光遮蔽膜，然後蝕刻該第一光半穿透膜，接著再剝除該第一抗蝕圖案；在該透明基板和該光遮蔽膜上，形成第二光半穿透膜；在該第二光半穿透膜上形成第二抗蝕圖案，該第二抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第一光半穿透部分之開口區；及使用該第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該第二光半穿透膜和該光遮蔽膜，然後移除該第二抗蝕圖案，於是形成該光穿透部分、該光遮蔽部分、該第一光半穿透部分、及該第二光半穿透部分。
  2. 一種製造四階光罩之方法，該四階光罩包含光遮蔽部分、光穿透部分、及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分，而該方法包含下列各步驟：製備光罩坯料板，係將第一光半穿透膜和光遮蔽膜依序形成在透明基板上，其中該第一光半穿透膜和該光遮蔽膜係由對彼此的蝕刻具有抗蝕性的材料製成；在該光罩坯料板的該光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案，該第一抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第二光半穿透部分之開口區；使用該第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該光遮蔽膜，然後剝除該第一抗蝕圖案，接著再使用該光遮蔽膜當作遮罩，蝕刻該第一光半穿透膜；在該透明基板和該光遮蔽膜上形成第二光半穿透膜；在該第二光半穿透膜上形成第二抗蝕圖案，該第二抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第一光半穿透部分之開口區；使用該第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該第二光半穿透膜和該光遮蔽膜，然後移除該第二抗蝕圖案，於是形成該光穿透部分、該光遮蔽部分、該第一光半穿透部分、及該第二光半穿透部分。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中該第二光半穿透膜係由可以藉由和該光遮蔽膜相同的蝕刻來蝕刻之材料製成。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中該第一光半穿透膜係由含有矽化鉬當作主要組成之材料製成，而該光遮蔽膜和該第二光半穿透膜各自係由含有鉻當作主要組成之材料製成。
  5. 一種光罩坯料板，用於申請專利範圍第1項或第2項之製造四階光罩之方法中，該光罩坯料板在透明基板上具有：製成圖案的膜層，其包含相互堆疊之第一光半穿透膜和光遮蔽膜；及第二光半穿透膜，其形成在該製成圖案的膜層上。
  6. 一種製造四階光罩之方法，該四階光罩包含光遮蔽部分、光穿透部分、及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分，該方法包含下列各步驟：製備光罩坯料板，其中第一光半穿透膜、第二光半穿透膜、和光遮蔽膜係依序形成在透明基板上，該第一光半穿透膜和該光遮蔽膜與該第二光半穿透膜係由對彼此的蝕刻具有抗蝕性的材料製成；在該光罩坯料板的該光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案，該第一抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第一光半穿透部分之開口區；使用該第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該光遮蔽膜，然後蝕刻該第二光半穿透膜，接著再剝除該第一抗蝕圖案；形成第二抗蝕圖案，其中該第二抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第二光半穿透部分之開口區；及 使用該第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該光遮蔽膜和該第一光半穿透膜，然後移除該第二抗蝕圖案，於是形成該光穿透部分、該光遮蔽部分、該第一光半穿透部分、及該第二光半穿透部分。
  7. 一種製造四階光罩之方法，該四階光罩包含光遮蔽部分、光穿透部分、及具有不同光穿透率之第一和第二光半穿透部分，該方法包含下列各步驟：製備光罩坯料板，其中第一光半穿透膜、第二光半穿透膜、和光遮蔽膜係依序形成在透明基板上，該第一光半穿透膜和該光遮蔽膜與該第二光半穿透膜係由對彼此的蝕刻具有抗蝕性的材料製成；在該光罩坯料板的該光遮蔽膜上形成第一抗蝕圖案，該第一抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第一光半穿透部分之開口區；使用該第一抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該光遮蔽膜，然後剝除該第一抗蝕圖案，接著再使用該光遮蔽膜當作遮罩，蝕刻該第二光半穿透膜；形成第二抗蝕圖案，其中該第二抗蝕圖案具有對應該光穿透部分和該第二光半穿透部分之開口區；及使用該第二抗蝕圖案當作遮罩，蝕刻該光遮蔽膜和該第一光半穿透膜，然後移除該第二抗蝕圖案，於是形成該光穿透部分、該光遮蔽部分、該第一光半穿透部分、及該第二光半穿透部分。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項之方法，其中該第一光 半穿透膜和該光遮蔽膜係可以藉由相同的蝕刻劑來蝕刻。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該第二光半穿透膜係由含有矽化鉬當作主要組成之材料製成，而該第一光半穿透膜和該光遮蔽膜各自係由含有鉻當作主要組成之材料製成。
  10. 一種光罩坯料板，用於申請專利範圍第6項或第7項之製造四階光罩之方法中，其中該第一光半穿透膜、該第二光半穿透膜、和該光遮蔽膜係依序堆疊在透明基板上。
  11. 一種四階光罩，該四階光罩包含光遮蔽部分、光穿透部分、及分別具有不同光穿透率之第一光半穿透部分和第二光半穿透部分，該光遮蔽部分、該第一光半穿透部分、和該第二光半穿透部分，係各自在轉移標的物上形成膜厚階段地或連續地不同的抗蝕圖案，其特徵為：該第一光半穿透部分係構成為在透明基板的表面設置光半穿透性的第一光半穿透膜，該第二光半穿透部分係構成為在該透明基板的表面設置光半穿透性的第二光半穿透膜，該第一光半穿透膜及該光遮蔽膜係對彼此的蝕刻具有抗蝕性的膜，該第二光半穿透膜及該光遮蔽膜係係由可利用同種的蝕刻氣體或蝕刻液來蝕刻的材料製成，該第二光半穿透部分及該第一光半穿透部分係曝光光的光穿透率不同， 該光遮蔽部分係構成為在該透明基板的表面堆疊該第一光半穿透膜、該光遮蔽膜、及該第二光半穿透膜。
  12. 如申請專利範圍第11項之四階光罩，其中在轉移標的物上，形成如下的抗蝕圖案：與該光遮蔽部分對應的部分的膜厚最厚，在與該第一光半穿透部分對應的部分膜厚次厚，在與該第二光半穿透部分對應的部分膜厚最薄，在與該光穿透部分對應的部分沒有膜。
  13. 如申請專利範圍第11項或第12項之四階光罩，其中該第一光半穿透部分及該第二光半穿透部分的曝光光的光穿透率係20~50%。
  14. 如申請專利範圍第11項或第12項之四階光罩，其中該第一光半穿透膜係含有矽化鉬，而該第二光半穿透膜和該光遮蔽膜係以鉻當作主要組成。
  15. 一種四階光罩，該四階光罩包含光遮蔽部分、光穿透部分、及分別具有不同光穿透率之第一光半穿透部分和第二光半穿透部分，該光遮蔽部分、該第一光半穿透部分、和該第二光半穿透部分，係各自在轉移標的物上形成膜厚階段地或連續地不同的抗蝕圖案，其特徵為：該第一光半穿透部分係構成為在透明基板的表面設置光半穿透性的第一光半穿透膜，該第二光半穿透部分係構成為在該透明基板的表面堆疊光半穿透性的第一光半穿透膜及光半穿透性的第二光半穿透膜，該光遮蔽部分係構成為在該透明基板的表面堆疊該 第一光半穿透膜、該第二光半穿透膜、及該光遮蔽膜，該第二光半穿透膜及該光遮蔽膜係對彼此的蝕刻具有抗蝕性的膜，該第一光半穿透膜及該光遮蔽膜係係由可利用同種的蝕刻氣體或蝕刻液來蝕刻的材料製成。
  16. 如申請專利範圍第15項之四階光罩，其中在轉移標的物上，形成如下的抗蝕圖案：與該光遮蔽部分對應的部分的膜厚最厚，在與該第二光半穿透部分對應的部分膜厚次厚，在與該第一光半穿透部分對應的部分膜厚最薄，在與該光穿透部分對應的部分沒有膜。
  17. 如申請專利範圍第15項或第16項之四階光罩，其中該第一光半穿透部分及該第二光半穿透部分的曝光光的光穿透率係20~50%。
  18. 如申請專利範圍第15項或第16項之四階光罩，其中該第二光半穿透膜係含有矽化鉬，而該第一光半穿透膜和該光遮蔽膜係以鉻當作主要組成。
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