JP2006010901A - グレートーンマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なグレートーン部のパターンを有するグレートーンマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】グレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に遮光膜を有するマスクブランクス上に形成された感光性材料層にパターン描画を施す描画工程を含み、該描画工程は、表示装置用基板の画素パターンに対応する繰り返しパターンに対し、略同一の描画条件にてエネルギービーム照射を行って描画するとともに、繰り返しパターン中のグレートーン部領域において最適な描画条件となるように描画位置を選定して描画する。グレートーン部は、グレートーンマスクを使用して露光を行うために用いる露光機の解像限界以下の遮光パターンが形成された領域である。
【選択図】図８

Description

本発明は、液晶表示装置（LiquidCrystal Display：以下、ＬＣＤと呼ぶ）等の製造に使用されるグレートーンマスク及びその製造方法に関する。

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（例えば下記非特許文献１、特許文献１）。

この方法は、遮光部と透光部とグレートーン部からなるパターン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１及び図２（図２は図１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。
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１（１））。次に、遮光部１１と透光部１２とグレートーン部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１（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１（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２（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２（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２（３））。

ここで用いられるグレートーンマスク１０としては、上記グレートーン部が微細パターンで形成されている構造のものが知られている。例えば図３に示されるように、ソース／ドレインに対応する遮光部１１ａ、１１ｂと、透光部１２と、チャネル部に対応するグレートーン部１３とを有し、グレートーン部１３は、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターン１３ａを形成した領域である。遮光部１１ａ、１１ｂと遮光パターン１３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図３でグレートーン部１３における透過部１３ｂのスペース幅を３μｍ未満、遮光パターン１３ａのライン幅を露光機の解像限界以下の３μｍ未満とする。

ところで、上記のようなグレートーンマスクの製造方法としては、次のような方法が挙げられる。
即ち、透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクス上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜にレーザ描画又は電子線描画にてパターン描画を行う。次に、このレジスト膜の現像処理を行うことにより、マスクブランクス上に所定のレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして上記遮光膜をエッチングし、最後に残存したレジストパターンを剥離除去することにより、透明基板上に所定の遮光膜のパターンを形成したグレートーンマスクが出来上がる。

そして、従来、上記製造方法において、レジスト膜上にパターンを描画する方法として、例えばラスタースキャン法を用いた描画方法がある。この方法は、描画エリア全面をビーム（レーザ或いは電子線）が走査して、パターン部分に達するとビームがＯＮ（オン）となり描画を行う方式である。ここで、ビームの走査は一定のスキャン幅でＹ方向へ走査され、Ｙ方向への走査が終了すると、Ｘ方向にビームが送られ、それが繰り返されることにより、描画エリア全面が走査される。さらに、このラスタースキャン法を用いた描画方法において、下記特許文献２に開示されている方法があった。即ち、画素パターンのような繰り返しパターンを描画する際に、同一の繰り返しパターンを含むパターン単位に対し、各パターン単位を同一の送り条件又は同一の走査条件にて描画する方法である。

特開２０００−１１１９５８号公報 特開２００２−２４４２７２号公報 「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

ところで、ＴＦＴ基板において発生する欠陥の一つとして、例えばソースとドレインのショートが挙げられる。従って、ＴＦＴ基板の製造に用いられるグレートーンマスクにおいて、ソースとグレインの間に介在するチャネル部に対応するグレートーン部の加工精度は非常に重要な要素となる。
しかしながら、例えばレーザ描画装置を使用し、上述のようなラスタースキャン法による描画方法を用いてパターン描画を行った場合、ビーム出力のばらつきなどが起因して、必ずしもグレートーン部において最適なパターン描画が行われない場合があった。

一般に、レーザ描画装置においては、電子ビームを使用した電子線（ＥＢ）描画装置と異なり、ビーム径を容易に変更することができないため、ビームのスキャン方向（Ｙ方向）においては、ビームのシャッタの開閉機能を用いて解像線幅を制御し、ビーム送り方向（Ｘ方向）においては、レーザパワーの強弱で解像線幅を制御している。

図５、図６を参照して、レーザ描画装置における解像線幅の制御方法について説明する。図５（Ａ）に示すように、レーザビームは例えばスキャン幅４５３μｍの範囲でＹ方向に振幅しており、シャッタの開閉機能により、Ｙ方向（スキャン方向）の解像線幅を０．０５μｍまで制御している。図５（Ｂ）はＹ方向におけるビームのオン・オフのパターンの一例のダイヤグラムである。一方、ビームの送り方向（Ｘ方向）においては、レーザパワーの強弱にて制御しており、例えば１５段階にレーザパワーを制御でき、パワー１００％の強度（階調１５と呼ぶ）でビーム径に相当する例えば０．７５μｍが解像される場合、０．２５μｍを解像しようとするときは、階調５を用い、０．５０μｍを解像しようとするときは、階調１０を用いる。また、０．７５μｍよりも大きい線幅を解像しようとするときは、図５（Ｃ）に示されるように、例えば階調１５とそれ以下の階調のように、異なる階調を組み合わせることによって解像することができる。

図６（１）は、描画データ構造の一例を示したもので、同図中に示す数値は上述の階調を表している。つまり、階調１５と階調１０、階調１５と階調０（ゼロ）（パワー０％）、階調１５と階調５、の３通りの組み合わせを示している。このような描画データ構造に基づいて描画を行った場合に得られるマスクパターンが図６（２）である。即ち、透明基板２１上にクロム等の遮光膜２２のパターンが形成され、階調１５と階調１０の組み合わせによって１．２５μｍ（０．７５μｍ＋０．５０μｍ）、階調１５と階調０（ゼロ）の組み合わせによって０．７５μｍ、階調１５と階調５の組み合わせによって１μｍ（０．７５μｍ＋０．２５μｍ）をそれぞれ解像できることになる。

しかしながら、理論的には以上のようにして所定の線幅のパターンが所定の位置に解像するはずであるが、本発明者の検討によると、実際は、各段階のビーム強度にばらつきが発生するため、理想通りにパターンを形成できない場合があることが判明した。例えば、上述のように１μｍの線幅のパターンを解像しようとするとき、階調１５と階調５の組み合わせのような、パターンの両端で異なる階調を組み合わせた場合、レーザ出力のばらつきなどが起因して、結果として、そのパターンが寸法ずれを生じ、所望の線幅を解像できないことが判明した。

即ち、図７は、前述のグレートーンマスクにおけるグレートーン部のパターンを示したものであるが（図中、上下方向がビームの送り方向（Ｘ方向）、左右方向がビームのスキャン方向（Ｙ方向）である）、例えば該グレートーン部における遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａを１μｍの線幅にしようとするとき、同図（１）の描画データ構造に示すように階調１５と階調５を組み合わせて描画を行うことで、理論上は同図（２）に示すように１μｍの線幅のパターンを所定位置に解像できるはずであるが、実際には、このようなパターンの両端で全く異なる階調を組み合わせた場合、レーザ出力のばらつきなどが起因して、同図（３）のようにパターンが寸法ずれを起こし、理想通りの線幅のパターンを形成できないことが、本発明者の検討の結果判明した。尚、この場合、描画後のパターン線幅が理想通りにならなかったとしても、その後のエッチング工程により調節することも考えられるが、全く異なる階調を組み合わせているため、パターンの両端でレーザ出力のばらつきの程度（理想からのずれ）が異なるので、エッチング工程で一律に調節しようとすると、却ってパターンのずれが大きくなる場合があり、エッチング工程によりパターンのずれを調節することは困難である。

このようなパターンの寸法ずれは、結果的にグレートーン部の透過率のばらつきにつながってしまう。従って、そのようなグレートーン部を有するグレートーンマスクを用いて、ＴＦＴ基板を製造した場合、グレートーン部に対応するチャネル部において欠陥が発生し、ソースとドレイン間のショートにつながるため、ＴＦＴとして致命的な問題となる。
そこで、本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、高精度なグレートーン部のパターンを有するグレートーンマスクの製造方法を提供することを目的とする。

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）表示装置用基板上に所望の画素パターンを形成するためのグレートーンマスクであって、遮光部、透光部及びグレートーン部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に遮光膜を有するマスクブランクス上に形成された感光性材料層にパターン描画を施す描画工程を含み、前記描画工程は、画素パターンに対応する繰り返しパターンに対し、略同一の描画条件にてエネルギービーム照射を行って描画するとともに、前記繰り返しパターン中のグレートーン部領域において最適な描画条件となるように、描画位置を選定して描画することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
（構成２）前記グレートーン部は、グレートーンマスクを使用して露光を行うために用いる露光機の解像限界以下の遮光パターンが形成された領域であることを特徴とする構成１記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成３）エネルギービームの送り方向において、描画するパターンの線幅が、エネルギービーム径のサイズの整数倍とならない場合に、段階的に異なる複数のビーム強度の中から複数のビーム強度を組み合わせて選定し、所望のパターン線幅を描画する描画装置を用いるとともに、前記グレートーン部の最適な描画条件が、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度となるように複数のビーム強度を組み合わせて選定される条件であることを特徴とする構成１又は２記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成４）描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度を組み合わせて選定できるように、設計データに対して予めサイジング等のデータ処理を施すことを特徴とする構成３記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成５）前記グレートーン部は、薄膜トランジスタ基板のチャネル部に対応するパターンが形成された領域であることを特徴とする構成１乃至４の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法。

構成１によれば、グレートーンマスク製造において、透明基板上に遮光膜を有するマスクブランクス上に形成された感光性材料層にパターン描画を施す描画工程において、画素パターンに対応する繰り返しパターンに対し、略同一の描画条件にてエネルギービーム照射を行って描画するとともに、前記繰り返しパターン中のグレートーン部領域において最適な描画条件となるように、描画位置を選定して描画するので、繰り返しパターンの全てのパターンについて同じ描画条件で描画することができると同時に、グレートーン部における寸法精度が良好なパターンを解像することができ、その結果、高精度なグレートーン部のパターンを有するグレートーンマスクを得ることができる。
このようなグレートーンマスクは、たとえばＴＦＴ基板の製造工程で使用され、この場合の上記画素パターンは、ＴＦＴ基板上でマトリックス状に配列された画素パターンである。

構成２によれば、前記グレートーン部は、グレートーンマスクを使用して露光を行うために用いる露光機の解像限界以下の遮光パターンが形成された領域であるため、本発明によってグレートーン部において高精度な微細パターンを形成できることにより、グレートーン部における透過率のばらつきをなくすことができる。このようにグレートーン部における透過率のばらつきをなくすことで、かかるグレートーンマスクを使用して製造される表示装置用基板の品質を向上することができる。

構成３によれば、エネルギービームの送り方向において、描画するパターンの線幅が、エネルギービーム径のサイズの整数倍とならない場合に、段階的に異なる複数のビーム強度の中から複数のビーム強度を組み合わせて選定し、所望のパターン線幅を描画する描画装置を用いるとともに、前記グレートーン部の最適な描画条件が、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度となるように複数のビーム強度を組み合わせて選定される条件としている。このような描画条件に従って上記描画装置を用いてパターン描画を施すことにより、グレートーン部における寸法ずれを生じることなく高精度なパターンを解像することができるので、高精度なグレートーン部のパターンを得ることができる。

構成４によれば、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度を組み合わせて選定できるように、設計データに対して予めサイジング等のデータ処理を施す。これにより、使用するレーザ描画装置のビーム径や解像線幅との関係で、オリジナルのパターン設計値に対し、パターンの両端で同じ階調を組み合わせることが困難であるような場合にも本発明における描画方法を好ましく適用することができる。
構成５によれば、前記グレートーン部は、ＴＦＴ基板のチャネル部に対応するパターンが形成された領域であるため、本発明によってグレートーン部における透過率のばらつきがない高精度なグレートーン部のパターンを形成できることにより、かかるグレートーンマスクを使用して製造されるＴＦＴ基板の例えばチャネル部での欠陥の発生を防止でき、ＴＦＴ基板としての高信頼性を保障することが可能になる。

本発明によれば、高精度なグレートーン部のパターンを有するグレートーンマスクを製造することが出来る。したがって、かかるグレートーンマスクを使用して製造される表示装置用基板の品質を向上でき、高い信頼性を付与することが可能になる。

以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
図９は本発明のグレートーンマスクの製造工程を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ス２０は、図９（１）に示すように、石英等の透明基板２１上に遮光膜２２を形成したものである。また、マスクブランクス２０の遮光膜２２上には、後述のようにしてポジ型のレジスト膜２３を形成している。

上記マスクブランクス２０を用いて得られる本実施の形態のグレートーンマスク５０は、図９（３）に示したように、透明基板２１上に所定の遮光膜のパターン２２ａが形成されてなる。本実施の形態のグレートーンマスク５０は例えばＴＦＴ基板の製造工程で使用されるグレートーンマスクであり、グレートーン部が微細パターンで形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板のソースとドレインに対応する遮光部と、透光部と、ソースとドレイン間に介在するチャネル部に対応するグレートーン部とを有し、該グレートーン部は、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターンを形成した領域である（例えば前述の図３参照）。従って、本実施の形態のグレートーンマスク５０における透明基板２１上の遮光膜のパターン２２ａは、上記遮光部のパターンとグレートーン部の微細な遮光パターンとを含むものである。

ここで、遮光膜２２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。なお、ここで遮光性とは、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の露光光の波長に対する遮光性のことである。また、グレートーン部は、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターンを形成しているため、透光部の透過率を１００％とした場合に例えば透過率５０％程度の半透過性が得られる。

上記マスクブランクス２０は、透明基板２１上に遮光膜２２を形成することで得られるが、その成膜方法は、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、要は良好な遮光性が得られるように最適化された膜厚で形成すればよい。

次に、このマスクブランクス２０を使用し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ス２０上に例えばレーザ・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２３を形成する（図９（１）参照）。
次に、レーザ描画装置を用いてパターン描画を行う。

図４はラスタースキャン法によるレーザ描画装置の概略構成を示す斜視図である。上記レジスト膜２３を形成したマスクブランクス２０は、図示するＸ方向及びＹ方向に可動式のテーブル３０上に載置されている。図中、符号４０はレーザビーム源（光源）であり、かかるレーザビーム源４０より発せられたレーザビームは所定の光学系を介して収束レーザビーム４４となって、マスクブランクス２０上に照射される。上記光学系は、たとえば図示する屈折レンズ４２と焦点レンズ４３とで構成される。また、図中の符号４１は変調装置であり、強度に関して変調を行うことでレーザパワーを複数段階に制御している。なお、変調装置４１には、図示しない変調駆動手段から変調駆動信号が供給され、この変調駆動信号によって変調装置４１は駆動される。

ところで、描画領域全面をレーザビームでスキャンする方法としては、本実施の形態では、ラスタースキャン法による描画方法を用いるため、ビームの走査は一定のスキャン幅でＹ方向へ走査され、Ｙ方向への走査が終了すると、Ｘ方向にビームが送られ、それが繰り返されることにより、描画領域全面が走査される。

本実施の形態では、一例として、ビーム径が０．７５μｍ、アドレスグリッドが０．０５μｍの値をもつレーザ描画装置を使用する。レーザビームは例えば所定のスキャン幅の範囲でＹ方向に振幅しており、シャッタの開閉機能により、Ｙ方向（スキャン方向）の解像線幅を０．０５μｍまで制御している。また、ビームの送り方向（Ｘ方向）においては、レーザパワーの強弱にて制御しており、例えば１５段階にレーザパワーを制御でき、パワー１００％の強度（階調１５と呼ぶ）でビーム径に相当する０．７５μｍの線幅が解像される場合、１５段階のパワー制御により、０．０５μｍ（＝０．７５μｍ÷１５）の制御を行っている。従って、この場合たとえば０．２５μｍの線幅を解像しようとするときは、階調５を用い、０．５０μｍの線幅を解像しようとするときは、階調１０を用いる。また、０．７５μｍよりも大きい線幅を解像しようとするときは、例えば階調１５とそれ以下の階調のように、異なる階調を組み合わせることによって解像することができる。なお、レーザパワーの制御は、前述の変調装置４１によって行っている。

理論的には以上のようにして所定の線幅のパターンが所定の位置に解像するはずであるが、前述したように、本発明者の検討によれば、実際は、各段階のビーム強度にばらつきが発生するため、理想通りにパターンを形成できないことが判明した。例えば、１μｍの線幅のパターンを解像しようとするとき、階調１５と階調５を組み合わせて描画を行うことで、理論上は１μｍ（０．７５μｍ＋０．２５μｍ）の線幅のパターンを所定位置に解像できるはずであるが、実際には、階調１５と階調５の組み合わせのような、パターンの両端で異なる階調を組み合わせた場合、レーザ出力のばらつきなどが起因して、結果として、そのパターンが寸法ずれを生じ、所望の線幅を解像できない。

そこで、本発明では、エネルギービームの送り方向において、描画するパターンの線幅が、エネルギービーム径のサイズの整数倍とならない場合に、段階的に異なる複数のビーム強度の中から複数のビーム強度を組み合わせて選定し、所望のパターン線幅を描画する描画装置を用いて描画を行うにあたって、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度となるように複数のビーム強度を組み合わせる。
図８は、本発明におけるレーザ描画装置を用いた描画方法を説明するための図であり、（１）は描画データ構造、（２）はＴＦＴ基板の製造工程で使用するグレートーンマスクにおけるグレートーン部のライン・アンド・スペースからなる微細パターンを示したものである（図中、上下方向がビームの送り方向（Ｘ方向）、左右方向がビームのスキャン方向（Ｙ方向）である）。

例えば該グレートーン部における遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａを１μｍの線幅にしようとするとき、同図（１）の描画データ構造（同図中に示す数値は上述の階調を表わす）に示すように階調１４と階調３を組み合わせ、パターンの両端がそれぞれ階調３、中央が階調１４となるように配置する。パターンの両端の階調３によってそれぞれ０．１５μｍを解像し、パターンの中央の階調１４によって０．７０μｍを解像することで、上記遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａをパターンの寸法ずれを生じることなく１μｍの線幅に解像することができる。

前にも説明したように、ＴＦＴ基板において、例えばソースとドレインのショートは致命的な欠陥となる。従って、ＴＦＴ基板の製造に用いられるグレートーンマスクにおいて、ＴＦＴ基板のソースとグレインの間に介在するチャネル部を形成する領域に対応するグレートーン部のパターン精度が悪いと、グレートーン部の透過率のばらつきにつながり、結果的にショートを引き起こす要因となってしまうため、グレートーン部の加工精度は非常に重要な要素となる。

本発明によれば、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度となるように複数のビーム強度（階調）を組み合わせて選定される描画条件に従ってパターン描画を施すことによって、グレートーン部におけるパターンの寸法ずれを生じることなく高精度なパターンを解像することができるので、高精度なグレートーン部のパターンを得ることができる。
このように、所定のパターンの階調を調整するためには、描画開始点をコントロールする方法が挙げられる。即ち、描画データを作成する際に階調もフォーマットされるため、描画開始点を微調整した上で描画データを作成することで、所定のパターンでの階調を調整することができる。

以上のように、描画工程は、画素パターンに対応する繰り返しパターンに対し、略同一の描画条件にてエネルギービーム照射を行って描画するとともに、上記繰り返しパターン中のグレートーン部領域において最適な描画条件となるように、描画位置（開始点）を選定して描画する。ここで、エネルギービームの送り方向において、描画するパターンの線幅が、エネルギービーム径のサイズの整数倍とならない場合に、段階的に異なる複数のビーム強度の中から複数のビーム強度を組み合わせて選定し、所望のパターン線幅を描画する場合、上記グレートーン部領域の最適な描画条件は、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度となるように複数のビーム強度を組み合わせて選定される条件である。

また、上記繰り返しパターンのパターン単位毎に同じ送り条件とすることから、全てのパターンについて同じ階調の条件で描画することが可能になる。
尚、描画するパターンの階調の組み合わせは、本実施の形態には限定されない。また、描画するパターンの両端の階調は必ずしも同じ階調ではなくてもよく、同等のビーム強度でレーザ出力のばらつきの程度（理想からのずれ）が同等となる階調であればよい。

以上の描画工程の後、これを現像して、マスクブランクス２０上に、レジストパターン２３ａを形成する（図９（２）参照）。
次に、形成されたレジストパターン２３ａをマスクとして、遮光膜２２をドライエッチングして、遮光膜パターン２２ａを形成する（図９（３）参照）。遮光膜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。
残存するレジストパターン２３ａは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する（図９（３）参照）。
尚、本実施の形態ではパターンの両端で同じ階調を組み合わせているため、パターンの両端でレーザ出力のばらつきの程度（理想からのずれ）が同等になるので、仮に上述の描画後のパターン線幅が理想通りにならなかったとしても、その後の現像、エッチング工程で調節することも可能である。

以上のようにして本実施の形態のグレートーンマスク５０が出来上がる。
なお、本実施の形態では、ポジ型のレジストを用いた場合を例示したが、ネガ型レジストを用いてもよい。この場合、描画データが反転するだけで、工程は上述と全く同様にして実施できる。

図１０は、本発明におけるレーザ描画装置を用いた描画方法の他の実施の形態を説明するための模式図である。
前述の実施の形態と同様、同図（１）に示すようにグレートーン部における遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａを例えば１μｍの線幅（設計値）に解像しようとするとき、予め描画データ上で遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａの線幅を例えば１．０５μｍとするサイジング処理を施し（同図（２）参照）、図１１の描画データ構造（同図中に示す数値は上述の階調を表わす）に示すように階調１５と階調３を組み合わせ、パターンの両端がそれぞれ階調３、中央が階調１５となるように配置する。これによって、図１０（３）に示すように、パターンの両端の階調３によってそれぞれ０．１５μｍを解像し、パターンの中央の階調１５によって０．７５μｍを解像することで、上記遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａを１．０５μｍの線幅に解像することができる。なお、これによりオリジナルの設計値からの寸法ずれ（中心値ずれ；上述の例では０．０５μｍ分）が生じるが、パターンの両端で同じ階調を組み合わせて描画しているためパターンの両端で寸法ずれの程度が同等になるので、その後の現像、エッチング工程の条件を適宜変更することで、上記寸法ずれは補正することが可能である。
本実施の形態は、たとえば使用するレーザ描画装置の１ビーム径や解像線幅との関係で、オリジナルの設計寸法を、パターンの両端で同じ階調を組み合わせて解像させることが困難であるような場合に好適である。

また、図１２は、本発明におけるレーザ描画装置を用いた描画方法のその他の実施の形態を説明するための模式図である。
本実施の形態は、同図（１）に示すようにグレートーン部における遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａを例えば１μｍの線幅（設計値）に解像しようとするとき、予め描画データ上で上記設計値を例えば０．５０μｍと０．５０μｍとに均等に２分割し（同図（２）参照）、夫々の線幅を階調１０によって解像することで、上記遮光パターン２２ａ間の透過部２１ａを１．０μｍの線幅に解像することができる。
このように、設計値そのものをデータ上で分割（本実施の形態では均等に２分割）しておくことで、ターゲットとするパターン線幅に対して、ビームの階調をパターンの両端で同じ階調となるように振り分けることができる。

以上のように、本発明によれば、グレートーン部におけるパターンの寸法ずれがなく寸法精度が良好なパターンを解像することができ、その結果、高精度なグレートーン部のパターンを有するグレートーンマスクを得ることができる。
本発明によってグレートーン部における透過率のばらつきがない高精度なグレートーン部のパターンを形成できることにより、かかるグレートーンマスクを使用して製造されるＴＦＴ基板の品質を向上することができる。また、かかるグレートーンマスクを使用して製造されるＴＦＴ基板の例えばチャネル部での欠陥の発生を防止できるので、ＴＦＴ基板の高い信頼性を付与することができる。

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。 グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程（図１の製造工程の続き）を示す概略断面図である。 微細パターンタイプのグレートーンマスクの一例を示す平面図である。 ラスタースキャン法によるレーザ描画装置の概略構成を示す斜視図である。 レーザ描画装置における解像制御方法を示す模式図である。 レーザ描画装置におけるビーム送り方向の解像制御方法を示す模式図である。 従来のレーザ描画装置を用いた描画方法を説明するための模式図である。 本発明におけるレーザ描画装置を用いた描画方法を説明するための模式図である。 本発明のグレートーンマスクの製造工程を示す概略断面図である。 本発明におけるレーザ描画装置を用いた描画方法の他の実施の形態を説明するための模式図である。 他の実施の形態における描画データ構造を示す図である。 本発明におけるレーザ描画装置を用いた描画方法のその他の実施の形態を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ グレートーンマスク
１１ 遮光部
１２ 透光部
１３ グレートーン部
１３ａ、２２ａ グレートーン部における遮光パターン
１３ｂ、２１ａ グレートーン部における透過部
２０ レジスト膜付きマスクブランクス
３０ 可動式テーブル
４０ レーザビーム源
５０ グレートーンマスク

Claims (5)

1. 表示装置用基板上に所望の画素パターンを形成するためのグレートーンマスクであって、遮光部、透光部及びグレートーン部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法において、
   透明基板上に遮光膜を有するマスクブランクス上に形成された感光性材料層にパターン描画を施す描画工程を含み、
   前記描画工程は、画素パターンに対応する繰り返しパターンに対し、略同一の描画条件にてエネルギービーム照射を行って描画するとともに、前記繰り返しパターン中のグレートーン部領域において最適な描画条件となるように、描画位置を選定して描画することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
2. 前記グレートーン部は、グレートーンマスクを使用して露光を行うために用いる露光機の解像限界以下の遮光パターンが形成された領域であることを特徴とする請求項１記載のグレートーンマスクの製造方法。
3. エネルギービームの送り方向において、描画するパターンの線幅が、エネルギービーム径のサイズの整数倍とならない場合に、段階的に異なる複数のビーム強度の中から複数のビーム強度を組み合わせて選定し、所望のパターン線幅を描画する描画装置を用いるとともに、前記グレートーン部の最適な描画条件が、描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度となるように複数のビーム強度を組み合わせて選定される条件であることを特徴とする請求項１又は２記載のグレートーンマスクの製造方法。
4. 描画するパターンの少なくとも両端においては同等のビーム強度を組み合わせて選定できるように、設計データに対して予めサイジング等のデータ処理を施すことを特徴とする請求項３記載のグレートーンマスクの製造方法。
5. 前記グレートーン部は、薄膜トランジスタ基板のチャネル部に対応するパターンが形成された領域であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法。
   

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