JP2008242293A - 階調マスク - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、効率よくウェットエッチング法により製造され、遮光膜の端部の形状に荒れのない階調マスクを提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜と、上記遮光膜上および上記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域、および上記透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた半透明領域を有する階調マスクであって、上記遮光膜および上記半透明膜の結晶構造が、いずれも柱状である、またはいずれも粒状であることを特徴とする階調マスクを提供することにより、上記目的を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造過程等において、ハーフトーン露光に好適に用いられる階調マスクに関するものである。

透過率が３段階以上に段階的に変化する階調マスクの製造方法としては、例えば、図３に示すように、透明基板１上に遮光膜２をパターン状に形成し（図３（ａ））、上記遮光膜２および透明基板１上に半透明膜３を形成する（図３（ｂ））。続いて、上記半透明膜３上にレジスト４を塗布し（図３（ｃ））、このレジスト４をパターン露光および現像する（図３（ｄ））。その後、上記遮光膜２および半透明膜３をエッチングして不要な遮光膜２および半透明膜３を除去し（図３（ｅ））、上記レジスト４を除去する（図３（ｆ））方法等が挙げられる（例えば特許文献１〜４参照）。上記方法により製造された階調マスクは、少なくとも遮光膜２が形成された領域を遮光領域ａ、半透明膜２のみが形成された領域を半透明領域ｂ、遮光膜および半透明膜のいずれもが形成されていない領域を透過領域ｃとして用いることが可能となる。

ここで、上記階調マスクを製造する際に上記遮光膜や半透明膜をエッチングする方法としては、大きく分けて、乾式エッチング（以下、ドライエッチングという場合がある。）および湿式エッチング（以下、ウェットエッチングという場合がある。）の２種類がある。ドライエッチングは、異方性エッチングが容易であるが、大掛かりな真空装置を必要とする。そのため、ドライエッチングは高価であり、また大型の階調マスクを製造する場合への適用が困難である。一方、ウェットエッチングは、安価であり、大面積での均一なエッチングが容易である。なお、ウェットエッチングを行なう場合には、通常、下層に形成される膜（ここでは遮光膜）が上層に形成される膜（ここでは半透明膜）に対して電気化学的に卑となるように、それぞれの材料が選択されて用いられる。これにより、上層の膜（半透明膜）および下層の膜（遮光膜）を一度にパターニングすることが可能となるからである。

しかしながら、ウェットエッチングにより階調マスクを製造した場合、形成された下層の膜（遮光膜）の端部の形状が荒れてしまう、という問題があった。これは、ウェットエッチングはミクロな視点で見ると不均一であり、局所的にエッチングが早い部分と遅い部分が存在する。この原因としては、膜の不均一性、プロセスの温度分布、拡散速度の分布などが考えられる。また特に下層の膜（遮光膜）と上層の膜（半透明膜）との界面に応力がかかった場合には、上層の膜の一部が欠落しやすい。したがって、上層の膜と下層の膜とを一度にウェットエッチングした場合、例えば図４に示すように、上層の膜（半透明膜）３に細かい孔部が生じて下層の膜（遮光膜）２が一部露出することがある（図４（ａ））。この状態からさらにエッチングをすすめた場合、下層の膜（遮光膜）２のエッチングは急激に進むことから、本来、エッチングする目的でない領域の下層の膜（遮光膜）２までエッチングされてしまうこととなる（図４（ｂ），（ｃ））（以下、この現象を孔食ともいう。）。これは、下層の膜が微小に露出した場合、電気化学的に貴な膜の面積が卑な膜の面積に比べて極めて大きくなる。貴な膜の方の面積が大きいと酸素を捕捉する量が多いので、それに見合った酸化反応が卑な膜の小さな表面に集中するために卑な膜の腐食が激しくなる。これを「捕捉面積の原理」という。捕捉面積の原理において、面積Ａｃの貴な膜に接触する面積Ａｏの卑な膜の侵食深さｐは、卑な膜が単独のときの侵食深さｐｏに比べて面積比Ａｃ／Ａｏ割増しの
ｐ＝ｐｏ（１＋Ａｃ／Ａｏ）
で表される。

図４に示す例においては、上層の半透明膜３と下層の遮光膜２とが接触する面積がＡｃ、下層の遮光膜２の開口部の面積がＡｏとなる。捕捉面積の原理により、Ａｃ／Ａｏに比例して急速に下層の膜の侵食が進むのである。

特開平５−９４００４号公報 特開２００２−７２４４５公報 特開２００２−１８９２８０公報 特開２００５−９１８５５公報

そこで、効率よくウェットエッチング法により製造され、遮光膜の端部の形状に荒れのない階調マスクの提供が望まれている。

本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜と、上記遮光膜上および上記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域、および上記透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた半透明領域を有する階調マスクであって、上記遮光膜および上記半透明膜の結晶構造が、いずれも柱状である、またはいずれも粒状であることを特徴とする階調マスクを提供する。

本発明によれば、上記半透明膜の結晶構造と遮光膜の結晶構造とが、両方とも粒状または両方とも柱状とされていることから、遮光膜および半透明膜をエッチングする際に、上記遮光膜と半透明膜との界面に応力がかかりづらいものとすることができる。これにより、上述したような孔食が生じることがないものとすることができ、遮光部の端部の形状に荒れがない、高品質な階調マスクとすることができる。

上記発明においては、上記遮光膜および上記半透明膜の結晶構造が柱状であり、上記遮光膜の柱状結晶の幅を１とした場合に、上記半透明膜の柱状結晶の幅が０．２〜５の範囲内であることが好ましい。これにより、上記遮光膜と半透明膜との間に、より応力がかかりづらいものとすることができ、上記孔食がより生じ難いものとすることができるからである。

上記発明においては、さらに、上記遮光膜および上記半透明膜の結晶構造が柱状であり、上記遮光膜と上記半透明膜との結晶構造の間に界面が明確でないことが好ましい。これにより、上記孔食が生じ難く、端部の形状に荒れがない、高品質な階調マスクを形成することができるからである。

本発明によれば、遮光膜および半透明膜をエッチングする際に上記遮光膜と半透明膜との界面に応力がかかりづらいことから、階調マスクを製造する際に孔食が生じることがないものとすることができ、遮光部の端部の形状に荒れがない、高品質な階調マスクとすることができるという効果を奏する。

以下、本発明の階調マスクについて詳細に説明する。
本発明の階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜と、上記遮光膜上および上記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、上記透明基板が露出した透過領域、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域、および上記透明基板上に上記半透明膜のみが設けられた半透明領域を有する階調マスクであって、上記遮光膜および上記半透明膜の結晶構造が、いずれも柱状である、またはいずれも粒状であることを特徴とするものである。

本発明の階調マスクは、例えば図１に示すように、透明基板１と、その透明基板１上にパターン状に形成された遮光膜２と、その遮光膜２および上記透明基板１上にパターン状に形成された半透明膜３とを有するものである。なお、上記階調マスクは、遮光膜２が形成された領域が遮光領域ａ、半透明膜２のみが形成された領域が半透明領域ｂ、遮光膜および半透明膜のいずれもが形成されていない領域が透過領域ｃとして用いられる。

ここで、本発明においては、上記遮光膜２の結晶構造と半透明膜３の結晶構造とが、同一の構造、すなわち、いずれもが柱状、またはいずれもが粒状となるものとされる。なお、上記遮光膜および半透明膜の結晶構造とは、上記半透明膜および遮光膜の断面を電子顕微鏡により観察した構造とする。また本発明でいう、結晶構造が柱状であるとは、遮光膜または半透明膜を構成する分子の結晶が、製膜方向（透明基板に垂直方向）に成長し、例えば円柱状や角柱状等の柱形状になっていることをいう。なお、本発明では、多結晶体が集まってグレイン（粒塊）を形成しており、このグレインが製膜方向に成長し、柱形状になっている高次構造も含むものとする。また結晶構造が粒状であるとは、上記グレインに異方性がないものをいうこととする。

本発明によれば、上記遮光膜および半透明膜の結晶構造がいずれも柱状、またはいずれも粒状とされていることから、遮光膜と半透明膜との界面に応力がかかり難いものとすることができる。したがって、階調マスク製造時に、上記遮光膜および半透明膜が積層された領域をエッチングする際、半透明膜の一部が欠落し、遮光膜が一部露出してしまうことが少ないものとすることができる。これにより、遮光膜に上述したような孔食が生じないものとすることができ、形成される遮光膜の端部の形状に荒れがない、高品質な階調マスクとすることができるのである。

本発明においては、特に上記遮光膜の結晶構造および半透明膜の結晶構造が柱状であることが好ましい。これにより、上記遮光膜および半透明膜の界面により応力がかかり難いものとすることができるからである。またこの場合、上記遮光膜の柱状の結晶構造の幅を１とした場合に、上記半透明膜の柱状の結晶構造の幅が、０．２〜５の範囲内、中でも０．５〜２の範囲内、特に０．６７〜１．５であることが好ましく、また特に、遮光膜と半透明膜との間に界面が明確でないものであることが好ましい。これにより、遮光膜と半透明膜との間に応力がかかることが少なく、上記孔食が生じることの少ないものとすることができるからである。ここで、上記柱状の結晶構造の幅とは、電子顕微鏡で観察したときの、１０個の柱状の結晶の平均値をいうこととする。また上記遮光膜と半透明膜との間に界面が明確でないとは、電子顕微鏡で観察した際に、界面が認識できないことをいうこととする。
以下、本発明の階調マスクの各構成について詳しく説明する。

１．遮光膜
まず、本発明の階調マスクに用いられる遮光膜について説明する。本発明に用いられる遮光膜は、本発明の階調マスクを用いて露光を行う際に、露光光を遮蔽することが可能な膜とされ、遮光領域として用いられる領域に形成される。通常、遮光膜の波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率は、０．１％以下とされることが好ましい。なお、上記、透過率の測定方法としては、マスクブランクに使用する透明基板の透過率をリファレンス（１００％）として、半透明膜の透過率を測定する方法を採用することができる。装置としては、紫外・可視分光光度計（例えば日立Ｕ-４０００等）、フォトダイオードアレイを検出器としている装置（例えば大塚電子ＭＣＰＤ等）、またはマクベス濃度計等を用いることができる。

また遮光膜としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜と同様のものを用いることができる。例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、チタンなどの膜が挙げられる。また、ニッケル合金、コバルト合金、ニッケル−コバルト合金、およびこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などの膜も用いることができる。上記クロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。

上記遮光膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。本発明において、上記遮光膜の結晶構造を粒状とする場合には、例えば文献John A.Thornton, J. Vac. Sci. Technol., Vol. 11, No.4, July/Aug.1974 p666-p670に示されるように、Ｔ／Ｔ_ｍ（ここで、Ｔは基板の温度、Ｔ_ｍは遮光膜を形成する材料の融点）を低くする、すなわち基板の温度を低い状態で遮光膜を形成する方法等が挙げられる。
また、上記遮光膜の結晶構造を柱状とするためには、基板の温度を高くする方法が挙げられる。またさらに、上記柱状の幅を調整する方法としては、アルゴン圧力を高くする方法が挙げられる。なお、それぞれの製膜条件は、用いられる材料や、目的とする結晶構造等に応じて適宜選択されることとなる。

また、上記遮光膜の柱状の結晶構造の個々の結晶の幅としては、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内、中でも０．０２μｍ〜０．０７μｍの範囲内、特に０．０３μｍ〜０．０５μｍの範囲内とすることが好ましい。また柱状の結晶構造の個々の結晶の高さとしては、０．０３μｍ〜０．２μｍ程度、中でも０．０５μｍ〜０．１μｍ程度とされることが好ましく、特に遮光膜の膜厚と、上記高さが等しくなることが好ましい。

なお、上記遮光膜の膜厚としては、特に限定されるものではなく、遮光膜の種類等によって適宜選択されるものであるが、例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度であることが好ましい。また上記遮光膜のパターンについても特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途等に応じて適宜選択される。

２．半透明膜
次に、本発明に用いられる半透明膜について説明する。本発明に用いられる半透明膜は、上述した遮光膜に対して電気化学的に貴なものであり、上記遮光膜と同じ結晶構造を有するものが用いられる。また上記半透明膜は、透明基板上および遮光膜上、すなわち半透明領域として用いられる領域、および遮光領域に形成されている上記遮光膜上に形成される。このような半透明膜は、階調マスク内の透過率を制御することが可能な膜であれば、特にその平均透過率は限定されるものではないが、通常、波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率が、５％〜８０％の範囲内であることが好ましく、中でも１０％〜６０％の範囲内であることが好ましい。半透明膜の平均透過率が上記範囲未満では、本発明の階調マスクの半透明領域と遮光領域との透過率の差が出にくくなる場合があり、また平均透過率が上記範囲を超えると、半透明領域と透過領域との透過率の差が出にくくなる場合があるからである。

また、本発明においては、上記半透明膜の膜厚は、０．００５μｍ〜０．１５０μｍ程度、中でも０．００５μｍ〜０．１μｍ程度、特に０．０１μｍ〜０．０７μｍ程度とされることが好ましい。一般的に、このような膜厚の半透明膜を用いる場合に、上述したような孔食が生じやすく、本発明の利点を活かすことができるからである。

また本発明に用いられる半透明膜は、階調マスクの種類等によって適宜選択され、特に限定されるものではないが、遮光膜に対してエッチング選択性を有していることが好ましい。これにより階調マスクを製造する際、半透明膜のみを選択的にエッチングすることができ、製造効率等の面で好ましいものとすることができるからである。またアライメントずれ、あるいは、半透明膜の成膜時におけるパーティクル（塵など）、あるいは、半透明膜のパターニング時における剥がれ、汚れ付着、パターニングむら等に起因して、半透明膜のパターンに不具合が生じたとしても、半透明膜が遮光膜に対してエッチング選択性を有していれば、半透明膜のみを除去することができるため、半透明膜のみを除去して、リサイクルすることが可能である。

このような半透明膜としては、上記遮光膜の結晶構造と同様の結晶構造とすることが可能なものであればよく、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、チタン、ケイ素、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、あるいは、これらの酸化物、窒化物、炭化物の膜などが挙げられる。

ニッケル合金系膜、コバルト合金系膜、ニッケル−コバルト合金系膜では、主成分であるニッケルおよびコバルト以外の元素の含有量を調整することにより、エッチング速度を制御することができる。例えば、ニッケルおよびコバルト以外の元素の含有量が多くなると、エッチング速度が遅くなる。また、酸化窒化炭化物の膜では、炭素の含有量を調整することにより、エッチング速度を制御することができる。具体的には、炭素の含有量が多くなるにつれて、エッチング速度が遅くなる。

上記半透明膜の形成方法としては、上記遮光膜の形成方法と同様とすることができ、半透明膜の種類や結晶構造により適宜、条件等は決定される。

ここで、上記半透明膜の柱状の結晶構造の個々の結晶の幅としては、０．００５μｍ〜０．１μｍの範囲内、中でも０．０２μｍ〜０．０７μｍの範囲内、特に０．０３μｍ〜０．０５μｍの範囲内とすることが好ましい。また柱状の結晶構造の個々の結晶の高さとしては、０．００５μｍ〜０．１５０μｍ程度、中でも０．０５μｍ〜０．１μｍ程度とされることが好ましく、特に半透明膜の膜厚と、上記高さが等しくなることが好ましい。

また特に、上記遮光膜の結晶構造と半透明膜の結晶構造との界面が明確でないものとするように、半透明膜を形成する方法としては、例えば遮光膜および半透明膜のそれぞれの界面に近い領域の膜の組成を、近いものとする方法が挙げられる。例えば繋がったチャンバー内で連続して２層（遮光膜および半透明膜）を成膜する場合、それぞれのチャンバーをほぼ同じ圧力に調整すると、自然に相手側のガスが流れ込むものとすることができ、遮光膜と半透明膜との界面を明確でないものとすることができる。また、例えば上記遮光膜と半透明膜とを別々に成膜する場合には、ターゲット上のガスの分布を制御することにより界面近くの組成を調整する方法が挙げられる。

３．透明基板
本発明に用いられる透明基板は、一般にフォトマスクに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。

４．階調マスク
本発明の階調マスクは、上記半透明膜、遮光膜、および透明基板を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば半透明膜および遮光膜以外の、透過率調整機能を有する膜等が形成されていてもよい。また上記透明基板と遮光膜との間には密着層が形成されていることが好ましい。上記密着層としては、一般的な階調マスクに形成される密着層と同様とすることができる。

本発明の階調マスクは、リソグラフィー法などのように、露光工程を経て製造される様々な製品の製造に用いることができる。中でも、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイパネル等の表示装置の製造、特に大型の表示装置の製造に好適に用いられる。

本発明の階調マスクの大きさとしては、用途に応じて適宜調整されるが、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置の製造に用いられる場合には、３００ｍｍ×４００ｍｍ〜１，６００ｍｍ×１，８００ｍｍ程度とされる。

上述した階調マスクを製造する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば下記の方法とすることができる。まず、図２に示すように、透明基板１上に遮光膜２を形成する（図２（ａ））。次に、半透明領域とする領域ｂの遮光膜２を除去するようにパターニングする（図２（ｂ））。上記パターニング方法としては、一般的なフォトリソグラフィー法とすることができる。続いて、上記遮光膜２および透明基板１を覆うように半透明膜３を形成し（図２（ｃ））、上記半透明膜３上にレジスト４を塗布する（図２（ｄ））。このレジスト４をパターン露光および現像し（図２（ｅ））、透過領域ｃとする領域の上記遮光膜２および半透明膜３をエッチングした後（図２（ｆ））、上記レジスト４を除去する（図２（ｇ））方法等とすることができる。

なお、上記レジストやエッチングに用いられるエッチャント等については、一般的なフォトマスクの製造の際に用いられるものと同様とすることができ、また上記エッチングの際の条件等についても、一般的な条件と同様とすることができる。

また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。

[実施例]
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上に良く洗浄した後、密着層を形成し、遮光膜となるクロム膜をスパッタリング法により以下の条件で、厚み１００ｎｍ成膜した。
＜成膜条件＞
（１）密着（リバース）層
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ_２：Ｎ_２＝５０：６：１２
・パワー：１．０ｋＷ
・基板温度：１７０℃
・ガス圧力：０．３ｈＰａ
（２）遮光膜
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ_２：Ｎ_２＝５０：２：１０
・パワー：１０．０ｋＷ
・基板温度 ：１７０℃
・ガス圧力 ：０．２５ｈＰａ

上記条件で得られたマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００（商品名））を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製LRS11000-TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３（商品名））で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、上記レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ（商品名））を用いた。クロム膜のエッチング時間は、７０秒であった。

次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ_２：Ｎ_２＝５０：８：６０
・パワー：５．０ｋＷ
・基板温度：１７０℃
・ガス圧力：０．３ｈＰａ
得られた酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍであった。次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００（商品名））を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて半透明膜パターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製LRS11000-TFT3)で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３（商品名））で現像し、レジストパターンを得た。次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ（商品名））で半透明膜および遮光膜をエッチングし、目的とするパターン状に形成された半透明膜および目的とするパターン状に形成された遮光膜を得た。上記エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。

完成した階調マスクは孔食も見られず、シャープなパターンエッジが得られた。また、断面形状をＳＥＭで観察した結果、図５（ａ）に示すように遮光膜２および半透明膜３のどちらも柱状形状であった。

[比較例]
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上に良く洗浄した後、遮光膜となるクロム膜をスパッタリング法により以下の条件で、厚み１００ｎｍ成膜した。
＜成膜条件＞
（１）密着（リバース）層
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ_２：Ｎ_２＝５０：６：１２
・パワー：１．０ｋＷ
・基板温度：１２０℃
・ガス圧力：０．３ｈＰａ
（２）遮光膜
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ_２：Ｎ_２＝５０：０：２０
・パワー：８．０ｋＷ
・基板温度 ：１２０℃
・ガス圧力 ：０．３５ｈＰａ

上記条件で得られたマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００（商品名））を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製LRS11000-TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３（商品名））で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ（商品名））を用いた。クロム膜のエッチング時間は、７０秒であった。

次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ_２：Ｎ_２＝５０：８：６０
・パワー：５．０ｋＷ
・基板温度：１２０℃
・ガス圧力：０．３ｈＰａ
得られた酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍであった。次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００（商品名））を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明膜パターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製LRS11000-TFT3)で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３（商品名））で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ（商品名））で半透明膜および遮光膜をエッチングし、目的とするパターン状に形成された半透明膜および目的とするパターン状に形成された遮光膜を得た。上記エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。

完成した階調マスクは孔食が見られ、パターンエッジに荒れが生じた。また、断面形状をＳＥＭで観察した結果、図５（ｂ）に示すように遮光膜２は粒子状、半透明膜３は柱状形状であった。

本発明の階調マスクを説明するための概略断面図である。 本発明の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。 一般的な階調マスクの製造方法を説明するための工程図である。 孔食を説明するための説明図である。 実施例および比較例の階調マスクの断面をＳＥＭにより観察した写真である。

符号の説明

１ … 透明基板
２ … 遮光膜
３ … 半透明膜

Claims (3)

1. 透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜と、前記遮光膜上および前記透明基板上にパターン状に形成された半透明膜とを有し、前記透明基板が露出した透過領域、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域、および前記透明基板上に前記半透明膜のみが設けられた半透明領域を有する階調マスクであって、
   前記遮光膜および前記半透明膜の結晶構造が、いずれも柱状である、またはいずれも粒状であることを特徴とする階調マスク。
2. 前記遮光膜および前記半透明膜の結晶構造が柱状であり、前記遮光膜の柱状結晶の幅を１とした場合に、前記半透明膜の柱状結晶の幅が０．２〜５の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の階調マスク。
3. 前記遮光膜および前記半透明膜の結晶構造が柱状であり、前記遮光膜の結晶構造と前記半透明膜との結晶構造の間に界面が明確でないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の階調マスク。