JP2010044149A - 多階調フォトマスク、パターン転写方法及び多階調フォトマスクを用いた表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多階調フォトマスクの半透光部を介して露光・現像されたレジスト膜厚の、パターン寸法に起因するバラつきを少なくことを課題とする。
【解決手段】半透光部のパターン幅と実効透過率との関係の波長依存性と、半透光膜本来の透過率（十分に広い領域を有する半透光膜の透過率）の波長依存性を考慮して、パターン幅の広い第１半透光部１３ａとパターン幅の狭い第２半透光膜１３ｂとで、波長依存性の異なる半透光膜を用いることとしたので、それぞれ半透光部を介して露光・現像されたレジスト膜厚の、パターン寸法に起因するバラつきを少なくすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＬＣＤと称する）等の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた表示装置の製造に好適に用いられる多階調フォトマスク、転写方法及びその多階調フォトマスクを用いた表示装置の製造方法に関するものである。

従来、ＬＣＤの分野において、製造に必要なフォトマスク枚数を削減する方法が提案されている。即ち、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化されている。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルタが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、ＴＦＴ基板の製造を４枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案された（例えば下記非特許文献１）。
この方法は、遮光部、透光部のほかに半透光部を有する３階調以上のフォトマスク（以下、多階調フォトマスクという）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。

図８及び図９に、多階調フォトマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す。
図８（ａ）に示すように、ガラス基板７１上に、パターニングされたゲート電極７２が形成され、その後に、ゲート絶縁膜７３、第１半導体膜７４（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜７５（ｎ^＋ａ−Ｓｉ）、ソース／ドレイン用金属膜７６、及びポジ型フォトレジスト膜７７が順次形成される。次に図８（ｂ）に示すように、遮光部８１、透光部８２及び半透光部８３を有する多階調フォトマスク８０を用いて、ポジ型フォトレジスト膜７７を露光し、現像することにより、チャネル形成領域及びソース／ドレイン形成領域を覆うレジストパターン７７ａを形成する。多階調フォトマスク８０の半透光部８３が、チャネル形成領域に対応する部分に形成されているため、レジストパターン７７ａのチャネル形成領域はソース／ドレイン形成領域よりも薄くなっている。

次に図８（ｃ）に示すように、レジストパターン７７ａをマスクとして、ソース／ドレイン金属膜７６、第２半導体膜７５及び第１半導体膜７４をエッチングする。次に図９（ｄ）に示すように、チャネル形成領域の薄いレジスト膜が完全に除去されるまで酸素アッシングを実施することにより、ソース／ドレイン形成領域を覆うレジストパターン７７ｂが形成される。レジストパターン７７ｂは、酸素アッシングされているので、上記図８（ｂ）に示す工程で形成されたレジストパターン７７ａよりも膜厚が薄くなっている。
その後図９（ｅ）に示すように、レジストパターン７７ｂをマスクとして、ソース／ドレイン用金属膜７６及び第２半導体膜７５をエッチングし、最後に図９（ｆ）に示すように残存したレジストパターン７７ｂを除去する。この工程により、ソース電極／ドレイン電極７６ａ及び７６ｂが形成され、その間にチャネル部が形成される。

ＴＦＴにおいては、チャネル部の幅（Ｗ）、つまりソース電極／ドレイン電極７６ａ及び７６ｂ間の距離がＴＦＴの特性に大きく影響するので、ＴＦＴ基板の製造においては、チャネル幅Ｗを精度よく再現することが重要である。
「月刊エフピーディ・インテリジェンス（ＦＰＤ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）」、１９９９年５月、ｐ．３１−３５

一般に、多階調フォトマスク（遮光部、透光部のほかに半透光部を有する３階調以上のフォトマスク）においては、被転写体上に所望の残膜値をもつレジストパターンを得るために、半透光部の露光光透過率を選択し、決定する。この光透過率としては、透光部（すなわち透明基板が露出している部分）の透過率を１００％としたときの、半透光膜の透過率を用いて規定する。
しかし、この場合の透過率の値は、露光機の解像度に対して、ある程度以下の寸法のパターンに対しては、厳密にいうと、実際のパターン転写に寄与する露光光量を正確に反映していないことがある。これは、半透光部と、それに隣接するパターンとの境界における露光光の回折の影響が原因であるため、この傾向は、露光機の解像度が一定であるとき、微小なパターンになるほど、露光光波長が長いほど顕著になる。すなわち、一定以上の広い領域を有する半透光部の透過率は、膜固有の透過率（膜透過率ともいう）を基準として規定すればよいが、微小なパターンにおいては、膜透過率のみで、実際の露光光の透過率を表現することができない。

そこで、一定の寸法をもつ半透光部の透過率を、その膜透過率（十分に広い領域を有する半透光膜の透過率）と区別し、実際の露光光の半透光部における透過量と透光部（十分に広い）における透過量との比を、実効透過率として把握する必要がある。ここで十分に広い領域とは、それ以上広くしても、広さの変化によって、実効透過率が実質的に変化しないような領域をいう。例えば、一般に用いられる大型マスク用露光機に対し、２０μｍ幅は十分広い領域といえる。
具体的には、半透光部に、非常に狭い幅を含むパターン形状と、相対的に広い領域のパターン形状とが存在すると、半透光部に対応する被転写体上のレジスト残膜は、パターン形状によらず一定の膜厚となるべきところ、同一の半透光膜による半透光部であっても、パターン形状に起因して半透光部の実効透過率が異なるため、異なる膜厚のレジストパターンが形成されてしまい、所望の許容範囲を超えた膜厚のばらつきを生じると、電子デバイス製造上の不安定要素となるという問題がある。

例えば、上記（背景技術）で説明した通り、ＴＦＴ基板製造用の多階調フォトマスクとしては、チャネル部に相当する領域を半透光部とし、これを挟む形で隣接するソース及びドレインに相当する領域を遮光部で構成したものが多用される。このフォトマスクは、通常ｉ線〜ｇ線の波長帯の露光光を用いて露光されるが、チャネル部の寸法（幅）が小さくなるに従い、隣接する遮光部との境界が、実際の露光条件下においてぼかされ、チャネル部の半透光部の実効透過率は半透光膜の膜透過率よりも低くなる。

図１０は、遮光部Ａに挟まれた半透光部Ｂのパターンと、当該半透光部Ｂの透過光の光強度分布を示したもので、同図（１）は一例として半透光領域の幅が４μｍの場合のパターンの平面図であり、同図（２）がそのパターンにｉ線〜ｇ線の波長帯の露光光を入射した場合の半透光部Ｂの透過光の光強度分布である。同図（３）は半透光領域の幅が２μｍの場合のパターンの平面図であり、同図（４）がその場合の半透光部Ｂの透過光の光強度分布である。図１０（２）及び（４）に示すように、遮光部Ａに挟まれた半透光部Ｂの透過光の光強度分布は、その半透光部Ｂの線幅が小さくなると、全体的に下がりピークが低くなる。つまり、幅が狭い領域を有するパターンについては、実際に露光に寄与する透過率（半透光部の実効透過率）が相対的に低い一方、相対的に線幅が広い領域を有するパターンについては、実際の露光に寄与する透過率（半透光部の実効透過率）が相対的に高い。尚、半透光部の実効透過率カーブにおいて、ピークの部分の値を、その半透光部の実効透過率として扱う場合もある。ここの透過率が、被転写体上に形成されるレジスト残膜値と相関する。

更に、発明者らは、半透光部のもつ実効透過率が、露光光波長の分光特性によっても影響を受けることを見出した。すなわち、半透光膜のもつ、膜透過率は、もともと入射光波長によって透過率が異なる傾向（透過率波長依存性）がある。加えて、微小パターンになるほど、そのパターン線幅は、露光光波長に近づくことから、露光光波長の波長域のうち、長波長側の光に対する透過率が下がる傾向がある。すなわち、半透光部のもつ実効透過率にも波長依存性があり、これは、膜の有する膜透過率の波長依存性のみでなく、パターン寸法が影響する実効透過率の波長依存性も勘案しなければ、所望のレジスト残膜値を提供する、多階調フォトマスクを確実に得ることができないことを見出した。
ＴＦＴ基板においては、面内のパターン寸法はさまざまものがある。例えば、画素部におけるＴＦＴのチャネル幅（数μｍ）に比して、制御回路等が形成されている周辺部のパターンは、パターン線幅が大きい場合が多い。これら複数のパターンに対して、例えば同一のレジスト残膜を得ようとしても、容易ではない。にもかかわらず、ＴＦＴ基板用の多階調フォトマスクの半透光部に設定する透過率を決定するにあたり、パターンの寸法や、分光特性の異なる光源に対する透過率の変化については正確に考慮されていないのが現状である。

本発明は、上記のような課題に鑑み、半透光部を介して露光・現像されたレジスト膜厚の、パターン寸法や露光光の分光特性に起因するバラつきを抑止し、薄膜加工に有利に用いられる多階調フォトマスクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者らは、半透光膜の膜透過率がもつ波長依存性に注目し、かつ、半透光部のパターン幅と実効透過率との間にも波長依存性が存在することを見出し、両者を解析し、パターン幅の広い部分の半透光膜とパターン幅の狭い部分の半透光膜とで、波長依存性の異なる膜透過率を有する半透光膜を用いることを考えた。
つまり、本発明に係る多階調フォトマスクは、透明基板上に、遮光膜及び半透光膜を形成し、前記遮光膜及び半透光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む所定の転写パターンが形成された多階調フォトマスクにおいて、前記第１半透光部と第２半透光部は、それぞれ膜質又は膜構成が異なる第１半透光膜及び第２半透光膜をそれぞれ透明基板上に形成してなり、前記第１半透光部と第２半透光部のうち、第２半透光部のパターン線幅が第１半透光部のパターン線幅より小さく、前記第２半透光膜の、３６５〜４３６ｎｍの波長域における膜透過率の波長依存性が、前記第１半透光膜の同じ波長域における膜透過率の波長依存性より大きいことを特徴とする。

上記本発明に係る多階調フォトマスクにおいて、前記第１半透光部と、前記第２半透光部の、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長帯域を有する露光光に対する実効透過率の波長依存性の差が、前記第１半透光膜と前記第２半透光膜の前記露光光に対する膜透過率の、波長依存性の差より小さいと好適である。また、前記第１半透光部と前記第２半透光部の、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長帯域を有する露光光に対する実効透過率が、実質的に等しいことが好ましい。さらに、第１半透光膜及び第２半透光膜が、それぞれ異なる膜質の半透光性の膜であっても良く、前記第１半透光膜と前記第２半透光膜のいずれかは、膜質の異なる２つ以上の層を積層してなる膜構造を有するものでもよい。さらに、前記第１半透光部と、前記第２半透光部の、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長帯域における実効透過率の波長依存性が、実質的に等しいことが好ましく、第１半透光膜にＭｏＳiを含有し、第２半透光膜にＣｒＯを含有することができる。

また、本発明に係る多階調フォトマスクにおいて、前記転写パターンは、表示装置の画素部におけるＴＦＴのチャネル部に対応する部分に、前記第２半透光部を有するものとできる。
本発明に係る多階調フォトマスクを用いて、３６５〜４３６ｎｍの波長域をもつ露光装置によって、前記転写パターンを被転写体に転写することが好適に行える。また、この転写方法によって薄膜加工を行い、本発明にかかる表示装置用ＴＦＴの製造を好適に行うことができる。

本発明に係る多階調フォトマスクは、半透光部のパターン幅と実効透過率との関係の波長依存性と、半透光膜本来の膜透過率（十分に広い領域を有する半透光膜の透過率）の波長依存性を考慮して、パターン幅の広い半透光部とパターン幅の狭い半透光部とで、波長依存性の異なる膜透過率をもつ半透光膜を用いることとしたので、半透光部を介して露光、現像されたレジスト膜厚の、パターン寸法に起因するバラつきを少なくすることができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図を使用して説明する。なお、これらの図及び説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。

図１は、本発明に係る多階調フォトマスクの断面の概略を示す図である。多階調フォトマスク１０は、ガラス基板１１上に、半透光膜と遮光膜とを形成し、それぞれの膜をパターン加工して得られる。ここでは、ガラス基板１１上に、２つの半透光膜と遮光膜が積層している部分が遮光部１２であり、ガラス基板上に第１半透光膜が形成された部分が第１半透光部１３ａであり、第２半透光膜が形成された部分が第２半透光部１３ｂであり、基板が露出している部分が透光部１４である。
この多階調フォトマスク１０に光を照射すると、遮光部１２においては照射光が実質的に遮光され、第１半透光部１３ａ及び第２半透光部１３ｂにおいては照射光の一部のみが透過し、透光部１４においては、実質的に照射光のすべてが透過する。２つの遮光部の間に位置する、パターン線幅の狭い第２半透光部１３ｂの３６５〜４３６ｎｍの波長域における透過率波長依存性は、パターン線幅の広い第１半透光部１３ａより大きい。

次に、本発明に係る多階調フォトマスクの特徴を説明する。まず、すでに説明したとおり、半透光部の実効透過率は、ある程度以下の寸法のパターンにおいては、パターンの寸法に依存し、その関係は、露光光の波長にも依存する。その関係を図２に示す。図２は、ガラス基板に透光領域の幅の異なるラインアンドスペースのパターンを形成したサンプルを用意し、そのサンプルに、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）の光を入射した場合の実効透過率を測定した結果である。同図において、横軸は透光領域のパターン幅（μｍ）であり、縦軸は光の実効透過率（％）である。▲印がｉ線の場合のグラフであり、■印がｈ線の場合のグラフであり、◆印がｇ線の場合のグラフである。各グラフは、透光領域のパターン幅が２０μｍの場合の透過率を１００％とした場合の値である。同図からわかるとおり、パターン幅が５μｍ付近及びそれより小さい場合に、実効透過率が急激に下がっている。また、実効透過率の下がり方は露光光波長によって異なる。

さらに、仮に十分に広い領域を有する半透光膜の透過率（例えばパターン幅が２０μｍの透過率）が、約４０％である半透過膜を用いた場合の露光光波長と実効透過率との関係を各パターン幅について示したグラフを図３に示す。図３において、横軸は露光光波長（ｎｍ）であり、縦軸は実効透過率（％）である。＊印がパターン幅１０μｍの場合のグラフであり、×印がパターン幅６μｍの場合のグラフであり、▲印がパターン幅５μｍの場合のグラフであり、■印がパターン幅４μｍの場合のグラフであり、◆印がパターン幅３μｍの場合のグラフである。図３からわかるとおり、例え、膜透過率４０％で設計したとしても、パターン幅が１０μｍ〜３μｍの範囲で異なると、実効透過率は、露光光がｉ線（３６５ｎｍ）の場合は３９％〜２９．７％の間で変化し、ｈ線（４０５ｎｍ）の場合は３８．３％〜２７．４％の間で変化し、ｇ線（４３６ｎｍ）の場合は３８．５％〜２６．３％の間で変化することになる。つまり、実効透過率は露光光波長とパターン幅に依存している。また、各パターン幅における実効透過率は、露光光波長が大きくなると小さくなっている。

ここで、半透光膜として、例えば、ＭｏＳｉ膜を用いた場合を考える。ＭｏＳi膜による半透光膜の膜透過率が３６５〜４３６ｎｍの波長域において約５％変化するものを例とする。この場合、ＭｏＳi膜を透明基板上に形成してなる半透光膜の、４３６ｎｍの露光光における膜透過率は、３６５ｎｍの露光光における透過率より５％大きい。つまり、図３に示した、各パターン幅による実効透過率の波長依存性変化方向とは逆の依存性を持ち、各パターン幅における実効透過率の波長依存性変化方向を相殺する効果を有する。このような波長依存性を持つＭｏＳi膜を用いて、十分に広い領域（ここではパターン幅が２０μｍ）におけるｉ線（３６５ｎｍ）の膜透過率が４０％、ｈ線（４０５ｎｍ）の膜透過率が４３％、ｇ線（４３６ｎｍ）の膜透過率が４５％となるような半透光膜を作製した場合の露光光波長（ｎｍ）と実効透過率（％）との関係を各パターン幅（μｍ）について示した表を（表１）に示す。

この表から、パターン幅が２０μｍにおけるｉ線の透過率（膜透過率）を４０％と設計したＭｏＳｉ膜では、例えばパターン幅が４μｍのパターンでは、実効透過率は３４．１％〜３６．４％の値となる。すなわち、ｉ線においてはパターン幅４μｍにおける透過率は、パターン幅２０μｍにおける透過率から約６％ずれており、同様にｈ線において約８％ずれており、ｇ線においては約９％ずれている。

次に、例えばパターン幅が４μｍのパターンにおいて、上記のようにｉ線の透過率が４０％、ｈ線の透過率が４３％、ｇ線の透過率が４５％となるようにするには、膜透過率がどのような波長依存性を有する半透過膜が必要かを示した表を（表２）に示す。

この表からわかるとおり、パターン幅２０μｍの場合の透過率（つまり、膜透過率）が、ｉ線において４６．９％、ｈ線において５２．４％、ｇ線において５５．６％となるような波長依存性を有する半透過膜を形成すると、パターン幅４μｍにおいて、ｉ線の透過率が４０％、ｈ線の透過率が４３％、ｇ線の透過率が４５％となるような半透光膜となる。
たとえば、ＣｒＯ膜による半透光膜であって、膜透過率（十分に広い領域を有する半透光膜の透過率）が３６５〜４３６ｎｍの波長域において約１０％変化するものを作成することができるので、上記のような半透過膜の波長依存性とほぼ一致することがわかる。

つまり図１において、例えば、第１半透光部１３ａのパターン幅が２０μｍ、第２半透光部１３ｂのパターン幅が４μｍであるとき、第１半透光部１３ａの半透光膜として膜透過率の波長依存性が比較的小さいＭｏＳｉ膜を用い、その膜厚を、ｉ線における膜透過率が４０％になるように形成し、第２半透光部１３ｂの半透光膜として透過率の波長依存性が比較的大きいＣｒＯ膜を用い、その膜厚を、ｉ線における膜透過率が４６．９％になるように形成すると、その多階調フォトマスクを介してｉ線〜ｇ線の波長帯の露光光を入射した場合の第１半透光部１３ａの実効透過率と第２半透光部１３ｂの実効透過率は、実質的に等しいものとなる。また、この２つの半透光部の波長依存性が実質的に等しくできるので、露光機の分光特性によって、第１、第２半透光部の実効透過率が変化してしまうこともない。すなわち、当該多階調フォトマスクを用いて露光／現像した被加工体上のレジストパターンの、第１半透光部１３ａに対応する部分のレジスト膜と第２半透光部１３ｂに対応する部分のレジスト膜との膜厚は実質的に等しくなる。

上記の例では、例えば、透過率４０％の半透光膜について示したが、この値は、目的に応じて設定することができ、第１半透光部１３ａ及び第２半透光部１３ｂの膜厚を調整することで、変更可能である。また、第１半透光部１３ａ及び第２半透光部１３ｂのパターン寸法についても変更することができ、適宜、目的に応じた透過率の波長依存性を有する膜を選択することができる。例えば、ＭｏＳｉ、ＣｒＯ以外にもＣｒＮ、ＣｒＯＮなどを使用することができそれぞれ透過率の波長依存性が異なるので、この中から適宜選択できる。また、透過率の波長依存性が異なる複数半透光膜を積層して一つの半透光部を形成することにより、半透光膜の透過率の波長依存性を調整することもできる。

次に、本発明に係る多階調フォトマスク１０の製造方法について説明する。図４及び図５は、本発明に係る多階調フォトマスク１０の製造工程を説明するための図であり、ぞれぞれの工程における多階調フォトマスク１０の断面の概略を示す図である。
まず図４（ａ）に示すように、ガラス基板２１上に第１半透光膜２２及び遮光膜２３を形成したフォトマスクブランクスを用意し、その上にポジ型レジストを塗布し、ベーキングを行って、レジスト膜２４を形成する。この第１半透光膜２２と遮光膜２３は、多階調フォトマスク１０の製造工程において、互いのエッチングに対し耐性を有する膜になっている。たとえば、第１半透光膜２２としてＭｏＳｉを用い、遮光膜２３としてＣｒを用いた場合、ＭｏＳｉはクロム用エッチングガスまたは液に対して耐性を有し、Ｃｒは、ＭｏＳｉ用エッチングガスまたは液に対して耐性を有する。

次に図４（ｂ）に示すように、このレジスト膜２４を電子線またはレーザーを用いた描画装置によって露光して描画し、現像して、第１レジストパターン２４ａを形成する。この第１レジストパターン２４ａは、製造される多階調フォトマスク１０の透光部１４及び第２半透光部１３ｂを開口領域とする形状に形成される。
次に図４（ｃ）に示すように、この第１レジストパターン２４ａが形成された遮光膜２３を、クロム用エッチングガスまたは液を用い、第１レジストパターン２４ａをマスクにしてドライエッチングまたはウェットエッチングする。このエッチングにより、遮光膜２３に遮光膜パターンが形成される。また、第１半透光膜２２は、クロム用エッチングガスまたは液に対して耐性を有することから、この遮光膜２３のエッチング時にはエッチングされにくい。

次に図４（ｄ）に示すように、第１レジストパターン２４ａを剥離し、その後、図４（ｅ）に示すようにパターニングされた遮光膜２３をマスクにして、第１半透光膜２２をドライまたはウェットエッチングする。または、遮光膜２３をパターニングした後、第１レジストパターン２４ａ及びパターニングされた遮光膜２３をマスクにして、第１半透光膜２２をドライまたはウェットエッチングし、その後に上記第１レジストパターン２４ａを剥離してもよい。これらのウェットまたはドライエッチングにおいて、Ｃｒからなる遮光膜２３は、ＭｏＳｉ用エッチングガスまたは液に対して耐性を有するため、この第１半透光膜２２のエッチング時にエッチングされることがない。また、上記ＭｏＳｉ用エッチング液としては、例えば弗化水素酸、珪弗化水素酸、弗化水素アンモニウムから選ばれる少なくとも一つの弗素化合物と、過酸化水素、硝酸、硫酸から選ばれる少なくとも一つの酸化剤を含むものが使用される。

続いて図５（ｆ）に示すように、遮光膜２３上及び露出したガラス基板２１上に第２半透光膜２５を成膜する。なお、第２半透光膜２５と遮光膜２３とは、多階調フォトマスク１０の製造工程において、互いのエッチングに対して耐性が小さい膜である。すなわち、第２半透光膜２５と遮光膜２３とは、同種のエッチングガスまたは液によってエッチングが可能な素材（材料）により構成される。第２半透光膜２５とは例えば、ＣｒＯ膜でもよい。
次に図５（ｇ）に示すように、第２半透光膜２５上にレジスト膜を成膜し、続いて、このレジスト膜を前述と同様に露光して描画し、現像して、第２レジストパターン２６を形成する。この第２レジストパターン２６は、透光部１４及び第１半透光部１３ａを開口領域とする形状に形成される。

次に図５（ｈ）に示すように、第２レジストパターン２６をマスクにして、前記クロム用エッチングガスまたは液を用いて第２半透光膜２５及び遮光膜２３をドライまたはウェットエッチングする。その後図５（ｉ）に示すように、残存する第２レジストパターン２６を除去（剥離）して、第１半透光膜２２からなる第１半透光部１３ａ、第２半透光膜２５からなる第２半透光部１３ｂ、並びに第１半透光膜２２、遮光膜２３及び第２半透光膜２５が積層されてなる遮光部１２を有する多階調フォトマスク１０を製造することができる。

第１半透光膜２２及び第２半透光膜２５の膜厚は、すでに説明したように、第１半透光部１３ａ及び第２半透光部１３ｂそれぞれのパターン幅及び所望の実効透過率に応じて、透過率のパターン幅及び波長に対する依存性と、それぞれの半透光膜を構成する材質固有の透光率の波長依存性を考慮して、膜厚を決定することができる。
また、本発明の多階調フォトマスクをＴＦＴ基板作製用に用いる場合は、第２半透光部１３ｂを比較的線幅の小さい画素部のＴＦＴチャネル部に用い、第１半透光部１３ａを比較的線幅の大きい周辺部パターンに用いることができる。

次に、本発明に係る多階調フォトマスク１０の製造方法について他の例を説明する。図６及び図７は、本発明に係る多階調フォトマスク１０の製造工程を説明するための図であり、ぞれぞれの工程における多階調フォトマスク１０の断面の概略を示す図である。
まず図６（ａ）に示すように、ガラス基板４１上に遮光膜４２を形成したフォトマスクブランクスを用意し、その上にポジ型レジストを塗布し、ベーキングを行って、レジスト膜４３を形成する。遮光膜４３としては例えばＣｒを用いることができる。

次に図６（ｂ）に示すように、このレジスト膜４３を電子線またはレーザーを用いた描画装置によって露光して描画し、現像して、第１レジストパターン４３ａを形成する。この第１レジストパターン４３ａは、製造される多階調フォトマスク１０の透光部１４、第１半透光部１３ａ及び第２半透光部１３ｂを開口領域とする形状に形成される。
次に図６（ｃ）に示すように、この第１レジストパターン４３ａが形成された遮光膜４２を、クロム用エッチングガスまたは液を用い、第１レジストパターン４３ａをマスクにしてドライエッチングまたはウェットエッチングする。このエッチングにより、遮光膜４２に遮光膜パターンが形成される。

次に図６（ｄ）に示すように、第１レジストパターン４３ａを剥離し、その後、遮光膜４２上及び露出したガラス基板４１上に第１半透光膜４４を成膜する。第１半透光膜４４としては、例えばＣｒＯ、ＣｒＮ、ＭｏＳｉ等を用いることができる。
次に図６（ｅ）に示すように、第１半透光膜４４上にレジスト膜を成膜し、続いて、このレジスト膜を前述と同様に露光して描画し、現像して、第２レジストパターン４５を形成する。この第２レジストパターン４５は、透光部１４及び第２半透光部１３ｂを開口領域とする形状に形成される。

次に図７（ｆ）に示すように、第２レジストパターン４５をマスクにして、第１半透光膜４４をドライまたはウェットエッチングする。エッチングガスまたはエッチング液は膜の材質に応じて適宜選択できる。
次に図７（ｇ）に示すように、第２レジストパターン４５を剥離し、その後、第１半透光膜４４上及び露出したガラス基板４１上に第２半透光膜４６を成膜する。第２半透光膜４５としては、例えばＣｒＯ、ＣｒＮ、ＭｏＳｉ等を用いることができる。

次に図７（ｈ）に示すように、第２半透光膜４６上にレジスト膜を成膜し、続いて、このレジスト膜を前述と同様に露光して描画し、現像して、第３レジストパターン４７を形成する。この第３レジストパターン４７は、透光部１４を開口領域とする形状に形成される。
次に図７（ｉ）に示すように、第３レジストパターン４７をマスクにして、第２半透光膜４６をドライまたはウェットエッチングする。エッチングガスまたはエッチング液は膜の材質に応じて適宜選択できる。その後図７（ｊ）に示すように、第３レジストパターン４７を剥離して、第１半透光膜４４及び第２半透光膜４６の積層膜からなる第１半透光部１３ａ、第２半透光膜４６からなる第２半透光部１３ｂ、並びに遮光膜４２、第１半透光膜４４及び第２半透光膜４６の積層膜からなる遮光部１２を有する多階調フォトマスク１０を製造することができる。

第１半透光膜２２及び第２半透光膜２５の膜厚は、すでに説明したように、第１半透光部１３ａ及び第２半透光部１３ｂそれぞれのパターン幅及び所望の透過率に応じて、透過率のパターン幅及び波長に対する依存性と、それぞれ半透光膜を構成する材質固有の光透光率の波長依存性を考慮して、膜厚を決定することができる。
この製造方法により作製できる多階調フォトマスクにおいては第１半透光部１３ａは第１半透光膜４４及び第２半透光膜４６の積層膜からなるので、それぞれの半透光膜の透過率の波長依存性を考慮して組み合わせることにより、所望の透過率を有する半透光部を構成することができる。
また、本発明の多階調フォトマスクをＴＦＴ基板作製用に用いる場合は、第２半透光部１３ｂを比較的パターンの小さい画素部のＴＦＴチャネル部に用い、第１半透光部１３ａを比較的パターンの大きい周辺部に用いることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、遮光膜としてＣｒ、第１半透光膜及び第２半透光膜として、ＭｏＳｉ、ＣｒＯ又はＣｒＮを用いた場合の例を示したが、それには限定されず、目的に応じて適宜他の材料を選択することができる。また、本発明に係る多階調フォトマスクの製造方法として二つの例を示したが、製造方法がこれらに限定されることはない。
また、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の実施の形態における多階調フォトマスクの断面の概略を示す図。 多階調フォトマスクの実効透過率のパターン幅依存性を説明するための図。 多階調フォトマスクの実効透過率の波長依存性を説明するための図。 同実施の形態における多階調フォトマスク作製工程を説明するための図。 同実施の形態における多階調フォトマスク作製工程を説明するための図。 同実施の形態における多階調フォトマスク作製工程を説明するための図。 同実施の形態における多階調フォトマスク作製工程を説明するための図。 多階調フォトマスクを用いたＴＦＴの作製工程を説明するための図。 多階調フォトマスクを用いたＴＦＴの作製工程を説明するための図。 半透光部のパターン幅と透過光強度との関係を説明するための図。

符号の説明

１０ 多階調フォトマスク
１１ ガラス基板
１２ 遮光部
１３ａ 第１半透光部
１３ｂ 第２半透光部
１４ 透光部

Claims (10)

1. 透明基板上に、遮光膜及び半透光膜を形成し、前記遮光膜及び半透光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む所定の転写パターンが形成された多階調フォトマスクにおいて、
   前記第１半透光部と第２半透光部は、それぞれ膜質又は膜構成が異なる第１半透光膜及び第２半透光膜をそれぞれ透明基板上に形成してなり、
   前記第１半透光部と第２半透光部のうち、第２半透光部のパターン線幅が第１半透光部のパターン線幅より小さく、前記第２半透光膜の、３６５〜４３６ｎｍの波長域における膜透過率の波長依存性が、前記第１半透光膜の同じ波長域における膜透過率の波長依存性より大きいことを特徴とする多階調フォトマスク。
2. 前記第１半透光部と前記第２半透光部の、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長帯域を有する露光光に対する実効透過率の波長依存性の差が、前記第１半透光膜と前記第２半透光膜の前記露光光に対する膜透過率の波長依存性の差より小さいことを特徴とする請求項１記載の多階調フォトマスク。
3. 前記第１半透光部と前記第２半透光部の、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長帯域を有する露光光に対する実効透過率が、実質的に等しい請求項１記載の多階調フォトマスク。
4. 前記第１半透光部と前記第２半透光部の、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長帯域における実効透過率の波長依存性が、実質的に等しいことを特徴とする請求項１記載の多階調フォトマスク。
5. 前記第１半透光膜及び第２半透光膜が、それぞれ異なる膜質の半透光性の膜である請求項１乃至４のいずれか記載の多階調フォトマスク。
6. 前記第１半透光膜と前記第２半透光膜のいずれかは、膜質の異なる２つ以上の層を積層してなる膜構造を有する請求項１乃至４のいずれか記載の多階調フォトマスク。
7. 前記第１半透光膜がＭｏＳiを含有し、前記第２半透光膜がＣｒＯを含有する膜である請求項５記載の多階調フォトマスク。
8. 前記転写パターンは、表示装置の画素部におけるＴＦＴのチャネル部に対応する部分に、前記第２半透光部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の多階調フォトマスク。
9. 請求項１乃至８のいずれか記載の多階調フォトマスクを用い、３６５〜４３６ｎｍの波長域をもつ露光装置によって、前記転写パターンを被転写体に転写するパターン転写方法。
10. 請求項９記載のパターン転写方法を適用して薄膜加工を行う工程を含む表示装置用ＴＦＴの製造方法。

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