JP2005024730A - グレートーンマスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品質のＴＦＴを製造することが可能なハーフトーン膜タイプのグレートーンマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板２１上に半透光膜２２及び遮光膜２３が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、該マスクブランク上にレジスト膜を形成し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａを形成する工程と、該レジストパターン２４ａをマスクとして遮光膜２３及び半透光膜２２をエッチングして透光部を形成する工程と、半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜２３ａをエッチングして半透光部を形成する工程とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】透明基板２１上に半透光膜２２及び遮光膜２３が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、該マスクブランク上にレジスト膜を形成し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａを形成する工程と、該レジストパターン２４ａをマスクとして遮光膜２３及び半透光膜２２をエッチングして透光部を形成する工程と、半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜２３ａをエッチングして半透光部を形成する工程とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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）等の製造に好適に使用されるグレートーンマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＦＴ−ＬＣＤ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、現在商品化が急速に進んでいる。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ー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（例えば下記特許文献１、非特許文献１）。
この方法は、遮光部と透光部と半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（以下、グレートーンマスクという）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５及び図６（図６は図５の製造工程の続き）に、グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す。
【０００３】
ガラス基板１上に、ゲート電極用金属膜が形成され、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスによりゲート電極２が形成される。その後、ゲート絶縁膜３、第１半導体膜４（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜５（Ｎ＋ａ−Ｓｉ）、ソースドレイン用金属膜６、及びポジ型フォトレジスト膜７が形成される（図５（１））。次に、遮光部１１と透光部１２と半透光部１３を有するグレートーンマスク１０を用いて、ポジ型フォトレジスト膜７を露光し、現像することにより、ＴＦＴチャネル部及びソースドレイン形成領域と、データライン形成領域を覆い、かつチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなるように第１レジストパターン７ａが形成される（図５（２））。次に、第１レジストパターン７ａをマスクとして、ソースドレイン金属膜６及び第２、第１半導体膜５，４をエッチングする（図５（３））。次に、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を酸素によるアッシングにより除去し、第２レジストパターン７ｂを形成する（図６（１））。しかる後、第２レジストパターン７ｂをマスクとして、ソースドレイン用金属膜６がエッチングされ、ソース／ドレイン６ａ、６ｂが形成され、次いで第２半導体膜５をエッチングし（図６（２））、最後に残存した第２レジストパターン７ｂを剥離する（図６（３））。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１１９５８号公報
【非特許文献１】
「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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のグレートーンマスクによってハーフトーン露光したい部分を半透過性のハーフトーン膜（半透光膜）とすることが従来提案されている。このハーフトーン膜を用いることでハーフトーン部分の露光量を少なくしてハーフトーン露光することが出来る。
従来、ハーフトーン膜タイプのグレートーンマスクは、以下のようにして製造されていた。ここでは、一例として図７に示すようなＴＦＴ基板のパターン１００を挙げて説明する。パターン１００は、ＴＦＴ基板のソース及びドレインに対応するパターン１０１ａ、１０１ｂからなる遮光部１０１と、ＴＦＴ基板のチャネル部に対応するパターンからなる半透光部１０３と、これらパターンの周囲に形成される透光部１０２とで構成される。
【０００６】
まず、透明基板上に半透光膜及び遮光膜を順次形成したマスクブランクを準備し、このマスクブランク上にレジスト膜を形成する。次に、パターン描画を行って、現像することにより、上記パターン１００の遮光部１０１及び半透光部１０３に対応する領域にレジストパターンを形成する。次いで、適当な方法でエッチングすることにより、上記レジストパターンが形成されていない透光部１０２に対応する領域の遮光膜とその下層の半透光膜が除去されて、図８（１）に示すようなパターンが形成される。すなわち、透光部２０２が形成され、同時に、前記パターン１００の遮光部と半透光部に対応する領域の遮光パターン２０１が形成される。残存するレジストパターンを除去してから、再び、レジスト膜を基板上に形成し、パターン描画を行って、現像することにより、今度は前記パターン１００の遮光部１０１に対応する領域にレジストパターンを形成する。次いで、適当なエッチングにより、レジストパターンの形成されていない半透光部の領域の遮光膜のみを除去する。これにより、図８（２）に示すように前記パターン１００に対応するパターンが形成される。すなわち、半透光膜のパターン２０３による半透光部が形成され、同時に、遮光部のパターン２０１ａ、２０１ｂが形成される。
【０００７】
しかしながら、このような従来のマスク製造方法によると、１回目の透光部を形成するフォトリソ工程と、２回目の半透光部を形成するフォトリソ工程において、それぞれパターン描画を行うので、描画時間が２倍かかる上に、２回目の描画は１回目の描画とパターンずれがおきないようにアライメントを取る必要があるが、アライメントの精度を上げてもアライメントずれを完全になくすことは実際には非常に困難である。例えば、図９（ａ）のように、アライメントずれのせいで半透光部のパターン２０３が図示するＸ方向にずれて形成された場合、ＴＦＴ基板のソース／ドレインに対応する遮光部の面積が設計値と異なってしまい、ＴＦＴの特性が変わってしまうという不具合が発生する。また、図９（ｂ）に示すように、アライメントずれのせいで半透光部のパターン２０３が図示するＹ方向にずれて形成された場合は、ＴＦＴ基板のソースとドレイン間の短絡（ショート）による不良が発生する。いずれにしても、このような従来のマスク製造方法では、ＴＦＴで特に重要なチャネル部分を精度良く形成することが困難である。
【０００８】
また、描画時に、透光部を露光量１００％の光量で描画した後、半透光部を露光量５０％程度の光量で描画することで、描画工程を一度に済ます方法が、特開２００２−１８９２８０号及び同２００２−１８９２８１号の各公報に開示されている。
この方法によっても、透光部用と半透光部用の２種類のデータを描画するので描画時間が２倍かかる。さらに、前述の２度のフォトリソ工程を行うのに伴い描画工程を２度行う場合のアライメントずれの問題は起こらないものの、２種類のデータを描画するので、描画そのものは２度行い、描画領域を一度描画した後、もう一度最初から描画することになるため、使用する描画機自体の位置精度によりパターンの合わせ込みにずれが発生することは避けられない。従って、この方法によっても、前述の方法と比べてずれ量の程度の差はあるにしても、パターンずれの問題を解消することは出来ない。
そこで本発明の目的は、従来のパターンずれの問題を解消して、高品質のＴＦＴを製造することが可能なグレートーンマスクの製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程と、を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１０】
（構成２）薄膜トランジスタ基板の製造工程で使用するグレートーンマスクであって、遮光部、透光部、及び半透光部を有し、前記薄膜トランジスタ基板におけるソース及びドレインに対応するパターンが前記遮光部から形成され、チャネル部に対応するパターンが前記半透光部から形成されるグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程と、を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１１】
（構成３）前記マスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、遮光膜をエッチングにより除去する際に半透光膜を保護するためのバッファー膜を設けることを特徴とする構成１又は２に記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成４）遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、少なくとも、透過率の膜厚依存性を有する遮光膜が形成されたマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜を所定の透過率が得られる膜厚となるようにエッチングして半透光部を形成する工程と、を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１２】
構成１によれば、本発明のグレートーンマスクの製造方法は、透明基板上に少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを用いて、該マスクブランク上に形成したレジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含むレジスト膜を露光する工程と、このレジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去し、残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程を備える。
【００１３】
本構成では、マスクブランク上に形成した例えばポジ型レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光するので、半透光部を形成する部分ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ない露光量で露光されることになるため、現像処理すると、レジストが薄い膜厚で残る状態となる。すなわち、半透光部を形成する部分に対しては露光量を減らして露光することと同様の作用が得られる。従って、例えば透光部の描画データと上記レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンからなる半透光部の描画データの合成データにより一度の描画を行えば、現像処理により、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成することができる。この後は、該レジストパターンをマスクとしてエッチングして透光部を形成し、半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去してから、残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングして半透光部を形成する。
【００１４】
このように、本構成によれば、グレートーンマスク作製のための描画を一度で行えるので、従来のような２回目のフォトリソ工程における描画時のアライメントズレや、２種類の描画データを露光量を変えて別々に連続して描画する場合の描画機の位置精度に起因するズレ等の影響による品質悪化を防ぐことが可能である。よって、マスクとしては十分な品質を確保することが出来るので、特に遮光部と半透光部との位置精度や大きさ、寸法など、高いパターン精度が要求されるグレートーンマスクの製造に好適である。例えば、ＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクの製造には特に好適である。また、描画を一度で行えるため、従来の描画を２度行う場合の半分の描画時間で済み、その分マスク作製に要する時間を短縮することができる。
【００１５】
構成２によれば、ＴＦＴ基板の製造工程で使用するグレートーンマスクであって、ＴＦＴ基板におけるソース及びドレインに対応するパターンが遮光部から形成され、ソースとドレイン間のチャネル部に対応するパターンが半透光部から形成されるグレートーンマスクを高品質で製造することができる。高品質のＴＦＴ特性を確保するためには、ソースとドレイン間のチャネル部のパターン精度が特に重要である。本構成の方法によれば、ソース及びドレインに対応する遮光部及びそのソースとドレイン間のチャネル部に対応する半透光部は、１回の描画により一度に作り込むことができ、その位置精度等は１回の描画の精度で保障できる。よって、従来の描画時のアライメントずれ等の影響による品質悪化を防ぐことが可能であり、高いパターン精度が要求されるＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクとして十分な品質を確保することが出来る。
【００１６】
構成３によれば、上記マスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、遮光膜をエッチングにより除去する際に半透光膜を保護するための所謂エッチングストッパーとしての機能を有するバッファー膜を設けるので、半透光部を形成する部分における遮光膜をエッチングにより除去する際に、下層の半透光膜の膜減りなどのダメージを防止することができる。なお、バッファー膜は、半透光部となる領域では下層の半透光膜の透過率を損わないようにするため、通常は除去されることが望ましいが、バッファー膜の材質によっては、透明性が高く、除去しなくても半透光部の透過性を損なわない場合には、バッファー膜を残しておくこともできる。
【００１７】
構成４によれば、本構成に用いるマスクブランクは、透明基板上に設けた遮光膜が、基本的には遮光性を有するが、その膜厚によって透過率特性が異なるような材質で出来ている。つまり、透明基板上に透過率が略０％となる膜厚で遮光膜を形成した場合、半透光部を形成する領域ではハーフエッチングにより遮光膜の膜厚を薄くすると半透光部に必要な略５０％の透過率を得ることが出来る。本構成によれば、前述の構成１と同様、パターン精度の高いグレートーンマスクが得られ、それに加えて、使用するマスクブランクの層構成が簡単なため製造が容易であるという利点がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明に係るグレートーンマスクの製造方法の第１の実施形態を示すもので、その製造工程を順に示す概略断面図である。
本実施の形態で使用するマスクブランクは、図１（ａ）に示すように、石英等の透明基板２１上に、半透光膜２２及び遮光膜２３を順次形成したものである。ここで、遮光膜２３の材質としては、薄膜で高い遮光性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等が挙げられる。また、半透光膜２２の材質としては、薄膜で、遮光部の透過率を０％とした場合に透過率５０％程度の半透過性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物など）、ＭｏＳｉ、Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等が挙げられる。Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等は、その膜厚によって高い遮光性も得られ、或いは半透過性も得られる材質である。また、形成されるマスクの遮光部は半透光膜２２と遮光膜２３の積層となるため、遮光膜単独では遮光性が足りなくても半透光膜と合わせた場合に遮光性が得られれば良い。なお、ここで透過率とは、グレートーンマスクを使用する例えば大型ＬＣＤ用露光機の露光光の波長に対する透過率のことである。また、半透光膜の透過率は５０％程度に限定される必要は全くない。半透光部の透過性をどの程度に設定するかは設計上の問題である。
【００１９】
また、上記遮光膜２３と半透光膜２２の材質の組合せに関しては、互いの膜のエッチング特性が異なり、一方の膜のエッチング環境において他方の膜は耐性を有することが望ましい。例えば、遮光膜２３をＣｒ，半透光膜２２をＭｏＳｉで形成した場合、Ｃｒ遮光膜を塩素系ガスを用いてドライエッチングすると、下地のＭｏＳｉ半透光膜との間では高いエッチング選択比が得られるので、ＭｏＳｉ半透光膜に殆どダメージを与えずにＣｒ遮光膜だけをエッチングにより除去することが可能である。さらに、上記遮光膜２３と半透光膜２２は、基板上に成膜したときに密着性が良好であることが望ましい。
上記マスクブランクは、透明基板２１上に半透光膜２２及び遮光膜２３を順次成膜することで得られるが、成膜方法は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法など、膜種に適した方法を適宜選択すればよい。また、膜厚に関しては、特に制約はないが、要は良好な遮光性或いは半透光性が得られるように最適化された膜厚で形成すればよい。
【００２０】
次に、このマスクブランクを用いたグレートーンマスクの製造工程を説明する。
まず、このマスクブランク上に例えば電子線用の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。
次に、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画パターンは、一例としては図２に示されるように、遮光部３１ａ、３１ｂと、透光部３２と、半透光部（グレートーン部）３３とを有する。ここで、半透光部３３は、使用する描画機の解像限界以下の微細パターン（ライン・アンド・スペース）からなる遮光パターン３３ａを形成した領域である。前述の図７に示したようなＴＦＴ基板用のパターンと対応させた場合、ソース及びドレインに対応するパターンは遮光部３１ａ、３１ｂで形成され、チャネル部に対応するパターンは半透光部３３で形成される。例えばレーザ描画機の解像限界は、一般には２．０μｍである。このため、例えば、図２で半透光部３３における透過部３３ｂのスペース幅を２．０μｍ未満、遮光パターン３３ａのライン幅を描画機の解像限界以下の２．０μｍ未満とする。なお、ライン・アンド・スペースパターンの場合、ライン幅をどのくらいにするかによって、このパターンを介して露光したときの露光量を調節することが出来、最終的には半透光部を形成する部分でのレジストの残膜値を制御することができる。本発明では、ライン幅は、描画機の解像最小線幅の約１／２〜１／３とするのが特に好適である。
【００２１】
このような遮光部３１ａ、３１ｂと、透光部３２と、半透光部（グレートーン部）３３とを有するパターンの描画データ（図２のパターンの場合、例えば透光部３２のデータと半透光部３３のデータを合成した１種類のデータを利用するのが好適である）を用いて一度に描画を行う。この際の露光量は、透光部を形成する領域のレジストが十分に感光される露光量とする。すると、透光部を形成する領域（図１に図示するＣの領域）では、レジストが十分に感光され、遮光部を形成する領域（図１に図示するＢの領域）では、レジストは未露光（露光されない）状態である。さらに、半透光部を形成する領域（図１に図示するＡの領域）では、前記遮光パターン３３ａを描画機では解像できないため、その線幅を描画できないこととなり、全体として露光量が足りなくなる。すなわち、半透光部では露光量を減らしてレジストを露光したのと同じような効果が得られる。
描画後、これを所定の現像液で現像すると、マスクブランク上に、遮光部（Ｂ領域）と半透光部（Ａ領域）とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａが形成される（図１（ｂ）参照）。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため、現像すると完全には溶解せず、未露光の遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。なお、透光部ではレジストは完全に除去された状態となる。
【００２２】
次に、形成されたレジストパターン２４ａをマスクとして、透光部（Ｃ領域）に露出する遮光膜２３及び半透光膜２２を例えばドライエッチングにより除去して、透光部を形成する（図１（ｃ）参照）。遮光膜２３又は半透光膜２２がＣｒ系材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
次に、薄い膜厚で残っている半透光部（Ａ領域）のレジストを酸素アッシング等により完全に除去する（図１（ｄ）参照）。この際、同時に遮光部（Ｂ領域）のレジストも削り込まれ、当初の半分程度の膜厚となる。
次に、残存するレジストパターン２４ａをマスクとして、半透光部（Ａ領域）に露出する遮光膜２３ａを例えばドライエッチングにより除去して、半透光部を形成する（図１（ｅ）参照）。ここで、遮光膜２３と半透光膜２２は互いにエッチング特性が異なる材質で形成されている場合には、遮光膜をエッチングする環境では半透光膜は殆どエッチングされないので、半透光膜の減膜を回避できる。このように、基本的には半透光部の遮光膜は完全に除去されることが望ましいが、遮光膜２３と半透光膜のエッチング特性が比較的近い場合には、遮光膜のエッチング残渣が少し残った状態、或いはエッチングが過度に進行して半透光膜の一部が除去された状態であっても、得られた半透光部の透過特性に影響がなければ差し支えない。なお、最終的に残存するレジストパターンは酸素アッシング等を用いて除去する。
【００２３】
以上のようにして本実施の形態のグレートーンマスクが出来上がる。得られたマスクは、遮光膜のパターン２３ｂにより遮光部（Ｂ領域）を形成し、半透光膜のパターン２２ａにより半透光部（Ａ領域）を形成し、さらにその周辺は透明基板２１が露出して透光部（Ｃ領域）を形成している。本発明の方法によれば、パターンの描画を一度で行えるため、従来のパターンの合わせ込みによるズレが発生せず、重要なパターンを高精度で形成できるので、高品質のグレートーンマスクが得られる。このように高いパターン精度が特に要求されるＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクの製造に本発明は好適である。
なお、上述の実施形態において、半透光部を形成するためのパターンは、図２の遮光パターン３３ａのようなライン・アンド・スペースパターンに限定される必要はない。要は、例えば描画機の解像限界以下のパターンを導入して描画することにより、半透光部を形成する部分のレジストに与える露光量を減らしてレジストの残膜値を制御出来ればよいので、パターンの形状は特に限定されない。したがって、ライン・アンド・スペースパターンのほか、例えば、点線、網点（ドット）、市松模様等のパターンでもよい。
【００２４】
図３は、本発明に係るグレートーンマスクの製造方法の第２の実施形態を示すもので、その製造工程を順に示す概略断面図である。
本実施の形態で使用するマスクブランクは、同図（ａ）に示すように、透明基板２１上に、半透光膜２２、バッファー膜２５及び遮光膜２３を順次形成したものである。すなわち、半透光膜２２と遮光膜２３との間に、エッチングストッパーとしての機能を有するバッファー膜２５を設けたので、半透光部を形成する領域における遮光膜をエッチングにより除去する際に、下層の半透光膜の膜減りなどのダメージを確実に防止することができる。このようにバッファー膜を設けているので、遮光膜２３及び半透光膜２２は、エッチング特性が似かよった材質、例えば同一材料の膜や主成分が同じ材料の膜等で構成することが可能である。なお、バッファー膜の材質は、遮光膜２３をエッチングする環境に耐性を有する材質から選択される。また、半透光部におけるバッファー膜を除去する必要がある場合には、ドライエッチング等の方法で下地の半透光膜２２にダメージを与えずに除去できる材質であることも要求される。バッファー膜として例えばＳｉＯ２又はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等を用いることが出来る。これらの材質は、遮光膜をＣｒ系材料で構成する場合、遮光膜との間で高いエッチング選択比を取ることが出来る。また、これらの材質は透過性が良好であり、半透光部に介在してもその透過特性を損わないため除去しないでおくことも可能である。
【００２５】
このようなマスクブランクを用いてグレートーンマスクを製造する方法は前述の第１の実施形態と同様である。
すなわち、まずマスクブランク上にレジスト膜２４を形成し、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画パターンは、前述の図２に示すような遮光部３１ａ、３１ｂと、透光部３２と、半透光部（グレートーン部）３３とを有し、半透光部３３は、使用する描画機の解像限界以下の微細パターンを形成したパターンであり、これらを合成した１種類の描画データを用いて一度に描画を行う。
描画後、これを所定の現像液で現像すると、マスクブランク上に、遮光部（Ｂ領域）と半透光部（Ａ領域）とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａが形成される（図３（ｂ）参照）。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため、現像すると完全には溶解せず、未露光の遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。
【００２６】
次に、形成されたレジストパターン２４ａをマスクとして、透光部（Ｃ領域）に露出する遮光膜２３、バッファー膜２５及び半透光膜２２を例えばドライエッチングにより除去して、透光部を形成する（図３（ｃ）参照）。
次に、薄い膜厚で残っている半透光部（Ａ領域）のレジストを酸素アッシング等により完全に除去する（図３（ｄ）参照）。
続いて、残存するレジストパターン２４ａをマスクとして、半透光部（Ａ領域）に露出する遮光膜２３ａ及びバッファー膜２５ａを例えばドライエッチングにより除去して、半透光部を形成する（図３（ｅ）参照）。なお、バッファー膜２５を設けているので、ここでの半透光膜の膜減りなどはない。残存するレジストパターンは酸素アッシング等を用いて除去する。
このようにして、図３（ｅ）に示すように、遮光膜パターン２３ｂからなる遮光部、半透光膜パターン２２ａからなる半透光部、及び透光部がそれぞれ高いパターン精度で形成された本実施の形態のグレートーンマスクが得られる。
【００２７】
なお、本実施の形態において、上述のレジストパターン２４ａを形成した後、（１）透光部における遮光膜２３及びバッファー膜２５までを除去し、（２）半透光部におけるレジストを除去し、（３）次いで、半透光部の遮光膜のエッチングと透光部の半透光膜のエッチングを同時に行い、（４）最後に半透光部のバッファー膜の除去を行うようにしてもよい。また、この場合、（１）におけるバッファー膜２５の除去と（２）におけるレジストの除去は同時に行ってもよい。このような製造工程によれば、全体として工程数を１乃至２省くことが出来る。
【００２８】
図４は、本発明に係るグレートーンマスクの製造方法の第３の実施形態を示すもので、その製造工程を順に示す概略断面図である。
本実施の形態で使用するマスクブランクは、同図（ａ）に示すように、透明基板２１上に遮光膜２３を形成したものである。これにより、遮光膜の膜厚をエッチングを利用して部分的に異ならしめ、膜厚の厚い部分は遮光部、膜厚の薄い部分は半透光部とする。この場合の遮光膜２３の材質は特に制約されないが、遮光性が高いために透過率略０％が得られる膜厚が薄くなる材質であると、これを部分的にハーフエッチングして半透光部を形成することは困難である。また遮光性があまり高くないために透過率略０％が得られる膜厚が厚くなる材質であると、ハーフエッチングすることは比較的容易でも、遮光部のパターン高さが厚いためにパターン形状やパターン精度が悪くなるおそれがある。従って、本実施の形態では、遮光膜２３は、１０００〜２０００Å程度の膜厚の範囲内で良好な遮光性と半透過性が得られるような材質を選択することが好ましい。
【００２９】
このようなマスクブランクを用いてグレートーンマスクを製造する方法は前述の第１の実施形態と同様である。
すなわち、まずマスクブランク上にレジスト膜２４を形成し、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画パターンは、前述の実施形態と同様に、遮光部と、透光部と、半透光部（グレートーン部）とを有し、半透光部は、使用する描画機の解像限界以下の微細パターンを形成したパターンであり、これらを合成した１種類の描画データを用いて一度に描画を行う。
描画後、これを所定の現像液で現像すると、マスクブランク上に、遮光部（Ｂ領域）と半透光部（Ａ領域）とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａが形成される（図４（ｂ）参照）。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため、現像すると完全には溶解せず、未露光の遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。
【００３０】
次に、形成されたレジストパターン２４ａをマスクとして、透光部（Ｃ領域）に露出する遮光膜２３を例えばドライエッチングにより除去して、透光部を形成する（図４（ｃ）参照）。
次に、薄い膜厚で残っている半透光部（Ａ領域）のレジストを酸素アッシング等により完全に除去する（図４（ｄ）参照）。
続いて、残存するレジストパターン２４ａをマスクとして、半透光部（Ａ領域）に露出する遮光膜２３ａを半透光性が得られるような適当な厚さとなるまでハーフエッチングして、半透光部を形成する（図４（ｅ）参照）。
このようにして、図４（ｅ）に示すように、厚い遮光膜パターンからなる遮光部、ハーフエッチングによる薄い遮光膜パターンからなる半透光部、及び透光部がそれぞれ高いパターン精度で形成された本実施の形態のグレートーンマスクが得られる。
【００３１】
以上の実施形態では、すべてポジ型レジストを使用した場合を説明したが、ネガ型レジストを使用することも可能である。その場合、透光部では未露光となるように、遮光部のデータと半透光部のデータを合成した描画データを用いて描画を行う。描画後、現像すると、以上の実施形態の場合と同様に、マスクブランク上に、遮光部と半透光部とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンが形成される。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため硬化が不十分な状態であり、現像すると、完全に感光され硬化した遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。後の工程は、前述の実施形態の場合と同様である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、本発明のグレートーンマスクの製造方法は、グレートーンマスク作製のための描画を一度で行えるので、従来のような２回目のフォトリソ工程における描画時のアライメントズレや、２種類の描画データを露光量を変えて別々に連続して描画する場合の描画機の位置精度に起因するズレ等の影響による品質悪化を防ぐことが可能になった。従って、マスクとして十分な品質を確保することが出来るようになり、特に遮光部と半透光部との位置精度や大きさ、寸法など、高いパターン精度が要求されるグレートーンマスクの製造に好適である。また、描画を一度で行えるため、従来の描画を２度行う場合の半分の描画時間で済み、その分マスク作製に要する時間を短縮することが可能になる。
【００３３】
また、請求項２の発明によれば、高品質のＴＦＴ特性を確保するため特に重要なソースとドレイン間のチャネル部のパターンを精度良く形成できるので、高いパターン精度が要求されるＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクとして十分な品質を確保することが出来る。
また、請求項３の発明によれば、本発明に用いるマスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、半透光部における遮光膜をエッチングにより除去する際に下層の半透光膜を保護するためのエッチングストッパーとしての機能を有するバッファー膜を設けるので、遮光膜及び半透光膜の材質の選択の幅が広がり、所望の半透過特性を備えたグレートーンマスクが得られる。
また、請求項４の発明によれば、透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されたマスクブランクを用いて、請求項１の発明と同様、パターン精度の高いグレートーンマスクが得られるが、それに加えて、使用するマスクブランクの層構成が簡単なため製造が容易であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】半透光部露光用の微細パターンを含む描画パターンの一例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図５】グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程（図５の製造工程の続き）を示す概略断面図である。
【図７】ＴＦＴ基板製造用のマスクパターンの一例を示す図である。
【図８】従来のグレートーンマスクの製造方法を説明するための概略平面図である。
【図９】従来の製造方法によるグレートーンマスクの不具合を説明するための概略平面図である。
【符号の説明】
１０ グレートーンマスク
２１ 透明基板
２２ 半透光膜
２３ 遮光膜
２４ レジスト膜
２５ バッファー膜
１００ ＴＦＴ基板用パターン
１０１ 遮光部
１０２ 透光部
１０３ 半透光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、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）等の製造に好適に使用されるグレートーンマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＦＴ−ＬＣＤ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、現在商品化が急速に進んでいる。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ー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（例えば下記特許文献１、非特許文献１）。
この方法は、遮光部と透光部と半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（以下、グレートーンマスクという）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５及び図６（図６は図５の製造工程の続き）に、グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す。
【０００３】
ガラス基板１上に、ゲート電極用金属膜が形成され、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスによりゲート電極２が形成される。その後、ゲート絶縁膜３、第１半導体膜４（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜５（Ｎ＋ａ−Ｓｉ）、ソースドレイン用金属膜６、及びポジ型フォトレジスト膜７が形成される（図５（１））。次に、遮光部１１と透光部１２と半透光部１３を有するグレートーンマスク１０を用いて、ポジ型フォトレジスト膜７を露光し、現像することにより、ＴＦＴチャネル部及びソースドレイン形成領域と、データライン形成領域を覆い、かつチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなるように第１レジストパターン７ａが形成される（図５（２））。次に、第１レジストパターン７ａをマスクとして、ソースドレイン金属膜６及び第２、第１半導体膜５，４をエッチングする（図５（３））。次に、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を酸素によるアッシングにより除去し、第２レジストパターン７ｂを形成する（図６（１））。しかる後、第２レジストパターン７ｂをマスクとして、ソースドレイン用金属膜６がエッチングされ、ソース／ドレイン６ａ、６ｂが形成され、次いで第２半導体膜５をエッチングし（図６（２））、最後に残存した第２レジストパターン７ｂを剥離する（図６（３））。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１１９５８号公報
【非特許文献１】
「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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のグレートーンマスクによってハーフトーン露光したい部分を半透過性のハーフトーン膜（半透光膜）とすることが従来提案されている。このハーフトーン膜を用いることでハーフトーン部分の露光量を少なくしてハーフトーン露光することが出来る。
従来、ハーフトーン膜タイプのグレートーンマスクは、以下のようにして製造されていた。ここでは、一例として図７に示すようなＴＦＴ基板のパターン１００を挙げて説明する。パターン１００は、ＴＦＴ基板のソース及びドレインに対応するパターン１０１ａ、１０１ｂからなる遮光部１０１と、ＴＦＴ基板のチャネル部に対応するパターンからなる半透光部１０３と、これらパターンの周囲に形成される透光部１０２とで構成される。
【０００６】
まず、透明基板上に半透光膜及び遮光膜を順次形成したマスクブランクを準備し、このマスクブランク上にレジスト膜を形成する。次に、パターン描画を行って、現像することにより、上記パターン１００の遮光部１０１及び半透光部１０３に対応する領域にレジストパターンを形成する。次いで、適当な方法でエッチングすることにより、上記レジストパターンが形成されていない透光部１０２に対応する領域の遮光膜とその下層の半透光膜が除去されて、図８（１）に示すようなパターンが形成される。すなわち、透光部２０２が形成され、同時に、前記パターン１００の遮光部と半透光部に対応する領域の遮光パターン２０１が形成される。残存するレジストパターンを除去してから、再び、レジスト膜を基板上に形成し、パターン描画を行って、現像することにより、今度は前記パターン１００の遮光部１０１に対応する領域にレジストパターンを形成する。次いで、適当なエッチングにより、レジストパターンの形成されていない半透光部の領域の遮光膜のみを除去する。これにより、図８（２）に示すように前記パターン１００に対応するパターンが形成される。すなわち、半透光膜のパターン２０３による半透光部が形成され、同時に、遮光部のパターン２０１ａ、２０１ｂが形成される。
【０００７】
しかしながら、このような従来のマスク製造方法によると、１回目の透光部を形成するフォトリソ工程と、２回目の半透光部を形成するフォトリソ工程において、それぞれパターン描画を行うので、描画時間が２倍かかる上に、２回目の描画は１回目の描画とパターンずれがおきないようにアライメントを取る必要があるが、アライメントの精度を上げてもアライメントずれを完全になくすことは実際には非常に困難である。例えば、図９（ａ）のように、アライメントずれのせいで半透光部のパターン２０３が図示するＸ方向にずれて形成された場合、ＴＦＴ基板のソース／ドレインに対応する遮光部の面積が設計値と異なってしまい、ＴＦＴの特性が変わってしまうという不具合が発生する。また、図９（ｂ）に示すように、アライメントずれのせいで半透光部のパターン２０３が図示するＹ方向にずれて形成された場合は、ＴＦＴ基板のソースとドレイン間の短絡（ショート）による不良が発生する。いずれにしても、このような従来のマスク製造方法では、ＴＦＴで特に重要なチャネル部分を精度良く形成することが困難である。
【０００８】
また、描画時に、透光部を露光量１００％の光量で描画した後、半透光部を露光量５０％程度の光量で描画することで、描画工程を一度に済ます方法が、特開２００２−１８９２８０号及び同２００２−１８９２８１号の各公報に開示されている。
この方法によっても、透光部用と半透光部用の２種類のデータを描画するので描画時間が２倍かかる。さらに、前述の２度のフォトリソ工程を行うのに伴い描画工程を２度行う場合のアライメントずれの問題は起こらないものの、２種類のデータを描画するので、描画そのものは２度行い、描画領域を一度描画した後、もう一度最初から描画することになるため、使用する描画機自体の位置精度によりパターンの合わせ込みにずれが発生することは避けられない。従って、この方法によっても、前述の方法と比べてずれ量の程度の差はあるにしても、パターンずれの問題を解消することは出来ない。
そこで本発明の目的は、従来のパターンずれの問題を解消して、高品質のＴＦＴを製造することが可能なグレートーンマスクの製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程と、を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１０】
（構成２）薄膜トランジスタ基板の製造工程で使用するグレートーンマスクであって、遮光部、透光部、及び半透光部を有し、前記薄膜トランジスタ基板におけるソース及びドレインに対応するパターンが前記遮光部から形成され、チャネル部に対応するパターンが前記半透光部から形成されるグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程と、を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１１】
（構成３）前記マスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、遮光膜をエッチングにより除去する際に半透光膜を保護するためのバッファー膜を設けることを特徴とする構成１又は２に記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成４）遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、少なくとも、透過率の膜厚依存性を有する遮光膜が形成されたマスクブランクを準備する工程と、前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜を所定の透過率が得られる膜厚となるようにエッチングして半透光部を形成する工程と、を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１２】
構成１によれば、本発明のグレートーンマスクの製造方法は、透明基板上に少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを用いて、該マスクブランク上に形成したレジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含むレジスト膜を露光する工程と、このレジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去し、残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程を備える。
【００１３】
本構成では、マスクブランク上に形成した例えばポジ型レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光するので、半透光部を形成する部分ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ない露光量で露光されることになるため、現像処理すると、レジストが薄い膜厚で残る状態となる。すなわち、半透光部を形成する部分に対しては露光量を減らして露光することと同様の作用が得られる。従って、例えば透光部の描画データと上記レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンからなる半透光部の描画データの合成データにより一度の描画を行えば、現像処理により、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成することができる。この後は、該レジストパターンをマスクとしてエッチングして透光部を形成し、半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去してから、残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングして半透光部を形成する。
【００１４】
このように、本構成によれば、グレートーンマスク作製のための描画を一度で行えるので、従来のような２回目のフォトリソ工程における描画時のアライメントズレや、２種類の描画データを露光量を変えて別々に連続して描画する場合の描画機の位置精度に起因するズレ等の影響による品質悪化を防ぐことが可能である。よって、マスクとしては十分な品質を確保することが出来るので、特に遮光部と半透光部との位置精度や大きさ、寸法など、高いパターン精度が要求されるグレートーンマスクの製造に好適である。例えば、ＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクの製造には特に好適である。また、描画を一度で行えるため、従来の描画を２度行う場合の半分の描画時間で済み、その分マスク作製に要する時間を短縮することができる。
【００１５】
構成２によれば、ＴＦＴ基板の製造工程で使用するグレートーンマスクであって、ＴＦＴ基板におけるソース及びドレインに対応するパターンが遮光部から形成され、ソースとドレイン間のチャネル部に対応するパターンが半透光部から形成されるグレートーンマスクを高品質で製造することができる。高品質のＴＦＴ特性を確保するためには、ソースとドレイン間のチャネル部のパターン精度が特に重要である。本構成の方法によれば、ソース及びドレインに対応する遮光部及びそのソースとドレイン間のチャネル部に対応する半透光部は、１回の描画により一度に作り込むことができ、その位置精度等は１回の描画の精度で保障できる。よって、従来の描画時のアライメントずれ等の影響による品質悪化を防ぐことが可能であり、高いパターン精度が要求されるＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクとして十分な品質を確保することが出来る。
【００１６】
構成３によれば、上記マスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、遮光膜をエッチングにより除去する際に半透光膜を保護するための所謂エッチングストッパーとしての機能を有するバッファー膜を設けるので、半透光部を形成する部分における遮光膜をエッチングにより除去する際に、下層の半透光膜の膜減りなどのダメージを防止することができる。なお、バッファー膜は、半透光部となる領域では下層の半透光膜の透過率を損わないようにするため、通常は除去されることが望ましいが、バッファー膜の材質によっては、透明性が高く、除去しなくても半透光部の透過性を損なわない場合には、バッファー膜を残しておくこともできる。
【００１７】
構成４によれば、本構成に用いるマスクブランクは、透明基板上に設けた遮光膜が、基本的には遮光性を有するが、その膜厚によって透過率特性が異なるような材質で出来ている。つまり、透明基板上に透過率が略０％となる膜厚で遮光膜を形成した場合、半透光部を形成する領域ではハーフエッチングにより遮光膜の膜厚を薄くすると半透光部に必要な略５０％の透過率を得ることが出来る。本構成によれば、前述の構成１と同様、パターン精度の高いグレートーンマスクが得られ、それに加えて、使用するマスクブランクの層構成が簡単なため製造が容易であるという利点がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明に係るグレートーンマスクの製造方法の第１の実施形態を示すもので、その製造工程を順に示す概略断面図である。
本実施の形態で使用するマスクブランクは、図１（ａ）に示すように、石英等の透明基板２１上に、半透光膜２２及び遮光膜２３を順次形成したものである。ここで、遮光膜２３の材質としては、薄膜で高い遮光性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等が挙げられる。また、半透光膜２２の材質としては、薄膜で、遮光部の透過率を０％とした場合に透過率５０％程度の半透過性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物など）、ＭｏＳｉ、Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等が挙げられる。Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等は、その膜厚によって高い遮光性も得られ、或いは半透過性も得られる材質である。また、形成されるマスクの遮光部は半透光膜２２と遮光膜２３の積層となるため、遮光膜単独では遮光性が足りなくても半透光膜と合わせた場合に遮光性が得られれば良い。なお、ここで透過率とは、グレートーンマスクを使用する例えば大型ＬＣＤ用露光機の露光光の波長に対する透過率のことである。また、半透光膜の透過率は５０％程度に限定される必要は全くない。半透光部の透過性をどの程度に設定するかは設計上の問題である。
【００１９】
また、上記遮光膜２３と半透光膜２２の材質の組合せに関しては、互いの膜のエッチング特性が異なり、一方の膜のエッチング環境において他方の膜は耐性を有することが望ましい。例えば、遮光膜２３をＣｒ，半透光膜２２をＭｏＳｉで形成した場合、Ｃｒ遮光膜を塩素系ガスを用いてドライエッチングすると、下地のＭｏＳｉ半透光膜との間では高いエッチング選択比が得られるので、ＭｏＳｉ半透光膜に殆どダメージを与えずにＣｒ遮光膜だけをエッチングにより除去することが可能である。さらに、上記遮光膜２３と半透光膜２２は、基板上に成膜したときに密着性が良好であることが望ましい。
上記マスクブランクは、透明基板２１上に半透光膜２２及び遮光膜２３を順次成膜することで得られるが、成膜方法は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法など、膜種に適した方法を適宜選択すればよい。また、膜厚に関しては、特に制約はないが、要は良好な遮光性或いは半透光性が得られるように最適化された膜厚で形成すればよい。
【００２０】
次に、このマスクブランクを用いたグレートーンマスクの製造工程を説明する。
まず、このマスクブランク上に例えば電子線用の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。
次に、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画パターンは、一例としては図２に示されるように、遮光部３１ａ、３１ｂと、透光部３２と、半透光部（グレートーン部）３３とを有する。ここで、半透光部３３は、使用する描画機の解像限界以下の微細パターン（ライン・アンド・スペース）からなる遮光パターン３３ａを形成した領域である。前述の図７に示したようなＴＦＴ基板用のパターンと対応させた場合、ソース及びドレインに対応するパターンは遮光部３１ａ、３１ｂで形成され、チャネル部に対応するパターンは半透光部３３で形成される。例えばレーザ描画機の解像限界は、一般には２．０μｍである。このため、例えば、図２で半透光部３３における透過部３３ｂのスペース幅を２．０μｍ未満、遮光パターン３３ａのライン幅を描画機の解像限界以下の２．０μｍ未満とする。なお、ライン・アンド・スペースパターンの場合、ライン幅をどのくらいにするかによって、このパターンを介して露光したときの露光量を調節することが出来、最終的には半透光部を形成する部分でのレジストの残膜値を制御することができる。本発明では、ライン幅は、描画機の解像最小線幅の約１／２〜１／３とするのが特に好適である。
【００２１】
このような遮光部３１ａ、３１ｂと、透光部３２と、半透光部（グレートーン部）３３とを有するパターンの描画データ（図２のパターンの場合、例えば透光部３２のデータと半透光部３３のデータを合成した１種類のデータを利用するのが好適である）を用いて一度に描画を行う。この際の露光量は、透光部を形成する領域のレジストが十分に感光される露光量とする。すると、透光部を形成する領域（図１に図示するＣの領域）では、レジストが十分に感光され、遮光部を形成する領域（図１に図示するＢの領域）では、レジストは未露光（露光されない）状態である。さらに、半透光部を形成する領域（図１に図示するＡの領域）では、前記遮光パターン３３ａを描画機では解像できないため、その線幅を描画できないこととなり、全体として露光量が足りなくなる。すなわち、半透光部では露光量を減らしてレジストを露光したのと同じような効果が得られる。
描画後、これを所定の現像液で現像すると、マスクブランク上に、遮光部（Ｂ領域）と半透光部（Ａ領域）とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａが形成される（図１（ｂ）参照）。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため、現像すると完全には溶解せず、未露光の遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。なお、透光部ではレジストは完全に除去された状態となる。
【００２２】
次に、形成されたレジストパターン２４ａをマスクとして、透光部（Ｃ領域）に露出する遮光膜２３及び半透光膜２２を例えばドライエッチングにより除去して、透光部を形成する（図１（ｃ）参照）。遮光膜２３又は半透光膜２２がＣｒ系材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
次に、薄い膜厚で残っている半透光部（Ａ領域）のレジストを酸素アッシング等により完全に除去する（図１（ｄ）参照）。この際、同時に遮光部（Ｂ領域）のレジストも削り込まれ、当初の半分程度の膜厚となる。
次に、残存するレジストパターン２４ａをマスクとして、半透光部（Ａ領域）に露出する遮光膜２３ａを例えばドライエッチングにより除去して、半透光部を形成する（図１（ｅ）参照）。ここで、遮光膜２３と半透光膜２２は互いにエッチング特性が異なる材質で形成されている場合には、遮光膜をエッチングする環境では半透光膜は殆どエッチングされないので、半透光膜の減膜を回避できる。このように、基本的には半透光部の遮光膜は完全に除去されることが望ましいが、遮光膜２３と半透光膜のエッチング特性が比較的近い場合には、遮光膜のエッチング残渣が少し残った状態、或いはエッチングが過度に進行して半透光膜の一部が除去された状態であっても、得られた半透光部の透過特性に影響がなければ差し支えない。なお、最終的に残存するレジストパターンは酸素アッシング等を用いて除去する。
【００２３】
以上のようにして本実施の形態のグレートーンマスクが出来上がる。得られたマスクは、遮光膜のパターン２３ｂにより遮光部（Ｂ領域）を形成し、半透光膜のパターン２２ａにより半透光部（Ａ領域）を形成し、さらにその周辺は透明基板２１が露出して透光部（Ｃ領域）を形成している。本発明の方法によれば、パターンの描画を一度で行えるため、従来のパターンの合わせ込みによるズレが発生せず、重要なパターンを高精度で形成できるので、高品質のグレートーンマスクが得られる。このように高いパターン精度が特に要求されるＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクの製造に本発明は好適である。
なお、上述の実施形態において、半透光部を形成するためのパターンは、図２の遮光パターン３３ａのようなライン・アンド・スペースパターンに限定される必要はない。要は、例えば描画機の解像限界以下のパターンを導入して描画することにより、半透光部を形成する部分のレジストに与える露光量を減らしてレジストの残膜値を制御出来ればよいので、パターンの形状は特に限定されない。したがって、ライン・アンド・スペースパターンのほか、例えば、点線、網点（ドット）、市松模様等のパターンでもよい。
【００２４】
図３は、本発明に係るグレートーンマスクの製造方法の第２の実施形態を示すもので、その製造工程を順に示す概略断面図である。
本実施の形態で使用するマスクブランクは、同図（ａ）に示すように、透明基板２１上に、半透光膜２２、バッファー膜２５及び遮光膜２３を順次形成したものである。すなわち、半透光膜２２と遮光膜２３との間に、エッチングストッパーとしての機能を有するバッファー膜２５を設けたので、半透光部を形成する領域における遮光膜をエッチングにより除去する際に、下層の半透光膜の膜減りなどのダメージを確実に防止することができる。このようにバッファー膜を設けているので、遮光膜２３及び半透光膜２２は、エッチング特性が似かよった材質、例えば同一材料の膜や主成分が同じ材料の膜等で構成することが可能である。なお、バッファー膜の材質は、遮光膜２３をエッチングする環境に耐性を有する材質から選択される。また、半透光部におけるバッファー膜を除去する必要がある場合には、ドライエッチング等の方法で下地の半透光膜２２にダメージを与えずに除去できる材質であることも要求される。バッファー膜として例えばＳｉＯ２又はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等を用いることが出来る。これらの材質は、遮光膜をＣｒ系材料で構成する場合、遮光膜との間で高いエッチング選択比を取ることが出来る。また、これらの材質は透過性が良好であり、半透光部に介在してもその透過特性を損わないため除去しないでおくことも可能である。
【００２５】
このようなマスクブランクを用いてグレートーンマスクを製造する方法は前述の第１の実施形態と同様である。
すなわち、まずマスクブランク上にレジスト膜２４を形成し、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画パターンは、前述の図２に示すような遮光部３１ａ、３１ｂと、透光部３２と、半透光部（グレートーン部）３３とを有し、半透光部３３は、使用する描画機の解像限界以下の微細パターンを形成したパターンであり、これらを合成した１種類の描画データを用いて一度に描画を行う。
描画後、これを所定の現像液で現像すると、マスクブランク上に、遮光部（Ｂ領域）と半透光部（Ａ領域）とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａが形成される（図３（ｂ）参照）。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため、現像すると完全には溶解せず、未露光の遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。
【００２６】
次に、形成されたレジストパターン２４ａをマスクとして、透光部（Ｃ領域）に露出する遮光膜２３、バッファー膜２５及び半透光膜２２を例えばドライエッチングにより除去して、透光部を形成する（図３（ｃ）参照）。
次に、薄い膜厚で残っている半透光部（Ａ領域）のレジストを酸素アッシング等により完全に除去する（図３（ｄ）参照）。
続いて、残存するレジストパターン２４ａをマスクとして、半透光部（Ａ領域）に露出する遮光膜２３ａ及びバッファー膜２５ａを例えばドライエッチングにより除去して、半透光部を形成する（図３（ｅ）参照）。なお、バッファー膜２５を設けているので、ここでの半透光膜の膜減りなどはない。残存するレジストパターンは酸素アッシング等を用いて除去する。
このようにして、図３（ｅ）に示すように、遮光膜パターン２３ｂからなる遮光部、半透光膜パターン２２ａからなる半透光部、及び透光部がそれぞれ高いパターン精度で形成された本実施の形態のグレートーンマスクが得られる。
【００２７】
なお、本実施の形態において、上述のレジストパターン２４ａを形成した後、（１）透光部における遮光膜２３及びバッファー膜２５までを除去し、（２）半透光部におけるレジストを除去し、（３）次いで、半透光部の遮光膜のエッチングと透光部の半透光膜のエッチングを同時に行い、（４）最後に半透光部のバッファー膜の除去を行うようにしてもよい。また、この場合、（１）におけるバッファー膜２５の除去と（２）におけるレジストの除去は同時に行ってもよい。このような製造工程によれば、全体として工程数を１乃至２省くことが出来る。
【００２８】
図４は、本発明に係るグレートーンマスクの製造方法の第３の実施形態を示すもので、その製造工程を順に示す概略断面図である。
本実施の形態で使用するマスクブランクは、同図（ａ）に示すように、透明基板２１上に遮光膜２３を形成したものである。これにより、遮光膜の膜厚をエッチングを利用して部分的に異ならしめ、膜厚の厚い部分は遮光部、膜厚の薄い部分は半透光部とする。この場合の遮光膜２３の材質は特に制約されないが、遮光性が高いために透過率略０％が得られる膜厚が薄くなる材質であると、これを部分的にハーフエッチングして半透光部を形成することは困難である。また遮光性があまり高くないために透過率略０％が得られる膜厚が厚くなる材質であると、ハーフエッチングすることは比較的容易でも、遮光部のパターン高さが厚いためにパターン形状やパターン精度が悪くなるおそれがある。従って、本実施の形態では、遮光膜２３は、１０００〜２０００Å程度の膜厚の範囲内で良好な遮光性と半透過性が得られるような材質を選択することが好ましい。
【００２９】
このようなマスクブランクを用いてグレートーンマスクを製造する方法は前述の第１の実施形態と同様である。
すなわち、まずマスクブランク上にレジスト膜２４を形成し、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画パターンは、前述の実施形態と同様に、遮光部と、透光部と、半透光部（グレートーン部）とを有し、半透光部は、使用する描画機の解像限界以下の微細パターンを形成したパターンであり、これらを合成した１種類の描画データを用いて一度に描画を行う。
描画後、これを所定の現像液で現像すると、マスクブランク上に、遮光部（Ｂ領域）と半透光部（Ａ領域）とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターン２４ａが形成される（図４（ｂ）参照）。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため、現像すると完全には溶解せず、未露光の遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。
【００３０】
次に、形成されたレジストパターン２４ａをマスクとして、透光部（Ｃ領域）に露出する遮光膜２３を例えばドライエッチングにより除去して、透光部を形成する（図４（ｃ）参照）。
次に、薄い膜厚で残っている半透光部（Ａ領域）のレジストを酸素アッシング等により完全に除去する（図４（ｄ）参照）。
続いて、残存するレジストパターン２４ａをマスクとして、半透光部（Ａ領域）に露出する遮光膜２３ａを半透光性が得られるような適当な厚さとなるまでハーフエッチングして、半透光部を形成する（図４（ｅ）参照）。
このようにして、図４（ｅ）に示すように、厚い遮光膜パターンからなる遮光部、ハーフエッチングによる薄い遮光膜パターンからなる半透光部、及び透光部がそれぞれ高いパターン精度で形成された本実施の形態のグレートーンマスクが得られる。
【００３１】
以上の実施形態では、すべてポジ型レジストを使用した場合を説明したが、ネガ型レジストを使用することも可能である。その場合、透光部では未露光となるように、遮光部のデータと半透光部のデータを合成した描画データを用いて描画を行う。描画後、現像すると、以上の実施形態の場合と同様に、マスクブランク上に、遮光部と半透光部とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンが形成される。半透光部ではレジストが完全に感光される露光量よりも少ないため硬化が不十分な状態であり、現像すると、完全に感光され硬化した遮光部のレジストよりも薄い膜厚で残存する。後の工程は、前述の実施形態の場合と同様である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、本発明のグレートーンマスクの製造方法は、グレートーンマスク作製のための描画を一度で行えるので、従来のような２回目のフォトリソ工程における描画時のアライメントズレや、２種類の描画データを露光量を変えて別々に連続して描画する場合の描画機の位置精度に起因するズレ等の影響による品質悪化を防ぐことが可能になった。従って、マスクとして十分な品質を確保することが出来るようになり、特に遮光部と半透光部との位置精度や大きさ、寸法など、高いパターン精度が要求されるグレートーンマスクの製造に好適である。また、描画を一度で行えるため、従来の描画を２度行う場合の半分の描画時間で済み、その分マスク作製に要する時間を短縮することが可能になる。
【００３３】
また、請求項２の発明によれば、高品質のＴＦＴ特性を確保するため特に重要なソースとドレイン間のチャネル部のパターンを精度良く形成できるので、高いパターン精度が要求されるＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクとして十分な品質を確保することが出来る。
また、請求項３の発明によれば、本発明に用いるマスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、半透光部における遮光膜をエッチングにより除去する際に下層の半透光膜を保護するためのエッチングストッパーとしての機能を有するバッファー膜を設けるので、遮光膜及び半透光膜の材質の選択の幅が広がり、所望の半透過特性を備えたグレートーンマスクが得られる。
また、請求項４の発明によれば、透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されたマスクブランクを用いて、請求項１の発明と同様、パターン精度の高いグレートーンマスクが得られるが、それに加えて、使用するマスクブランクの層構成が簡単なため製造が容易であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】半透光部露光用の微細パターンを含む描画パターンの一例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図５】グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程（図５の製造工程の続き）を示す概略断面図である。
【図７】ＴＦＴ基板製造用のマスクパターンの一例を示す図である。
【図８】従来のグレートーンマスクの製造方法を説明するための概略平面図である。
【図９】従来の製造方法によるグレートーンマスクの不具合を説明するための概略平面図である。
【符号の説明】
１０ グレートーンマスク
２１ 透明基板
２２ 半透光膜
２３ 遮光膜
２４ レジスト膜
２５ バッファー膜
１００ ＴＦＴ基板用パターン
１０１ 遮光部
１０２ 透光部
１０３ 半透光部
Claims (4)
- 遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、
透明基板上に、少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、
前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、
前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、
前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程と、
を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 - 薄膜トランジスタ基板の製造工程で使用するグレートーンマスクであって、遮光部、透光部、及び半透光部を有し、前記薄膜トランジスタ基板におけるソース及びドレインに対応するパターンが前記遮光部から形成され、チャネル部に対応するパターンが前記半透光部から形成されるグレートーンマスクの製造方法において、
透明基板上に、少なくとも半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクを準備する工程と、
前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、
前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、
前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして遮光膜及び半透光膜の積層膜の一部をエッチングして半透光部を形成する工程と、
を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 - 前記マスクブランクの半透光膜と遮光膜との間に、遮光膜をエッチングにより除去する際に半透光膜を保護するためのバッファー膜を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載のグレートーンマスクの製造方法。
- 遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、
透明基板上に、少なくとも、透過率の膜厚依存性を有する遮光膜が形成されたマスクブランクを準備する工程と、
前記マスクブランク上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し、半透光部を形成する部分に対しては該レジスト膜にパターン露光を施すための露光装置の解像限界以下のパターンを露光することを含む、レジスト膜を露光する工程と、
前記レジスト膜の現像処理を行い、遮光部を形成する部分と半透光部を形成する部分とでレジストの残膜値が異なるようなレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングして透光部を形成する工程と、
前記半透光部上に残存するレジストパターンのみを除去する工程と、
前記工程で残存したレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜を所定の透過率が得られる膜厚となるようにエッチングして半透光部を形成する工程と、
を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
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