JP2014115675A - 表示装置製造用多階調フォトマスク、表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被転写体上に形成するレジストパターンの段差形状をより精緻に制御する。
【解決手段】透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクであって、露光光に対する第１半透光部の透過率が、露光光に対する第２半透光部の透過率よりも小さく、第１半透光部を透過する露光光と、第２半透光部を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部を透過する露光光の強度以上となるように、第１半透光部を透過する露光光と、第２半透光部を透過する露光光との位相差が制御されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＦＰＤと呼ぶ）等の製造に用いられる多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法に関する。

液晶表示装置に使用されるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板は、透明基板上に遮光部及び透光部からなる転写パターンが形成されたフォトマスクを用い、例えば５回〜６回のフォトリソグラフィ工程を経て製造されてきた。近年、フォトリソグラフィ工程数を削減するため、透明基板上に遮光部、半透光部、透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクが用いられるようになってきた。更に、本出願人は、透明基板上に遮光部、半透光部、第１半透光部、第２半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク（４階調以上のマスク）を用いれば、例えば３回〜４回のフォトリソグラフィ工程を経てＴＦＴ基板を製造することが可能となることを提案している。

特開２００７−２４９１９８号公報

しかしながら、上述の多階調フォトマスクを用いて被転写体上にレジストパターンを形成した場合、レジストパターンの段差形状を精緻に制御することが困難な場合があった。例えば、透明基板上に遮光部、半透光部、第１半透光部、第２半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクを用いて被転写体上にレジストパターンを形成した場合、第１半透光部と第２半透光部の境界となる部分で、レジストの断面形状が垂直に形成されにくくなったり、レジストパターン上に不要な凹凸が形成されてしまったりする場合があった。その結果、ＴＦＴの製造工程において、加工層のエッチング精度が劣化して製造歩留り等が悪化し、または加工条件出しに多大な時間を要する場合があった。

本発明は、被転写体上に形成するレジストパターンの段差形状をより精緻に制御することが可能な多階調フォトマスク、及び該多階調フォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、被転写体上に形成するレジストパターンの段差形状をより精緻に制御して、ＴＦＴ等の製造歩留や製造効率を改善することが可能なパターン転写方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクであって、露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている多階調フォトマスクである。

本発明の第２の態様は、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている第１の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第３の態様は、前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第２半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている第１又は第２の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第４の態様は、前記第１半透光部は、前記透明基板上に第１半透光膜及び第２半透光膜が積層されてなり、前記第２半透光部は、前記透明基板上に前記第１半透光膜が形成されてなる第１から第３のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第５の態様は、前記第１半透光部は、前記透明基板上に第１半透光膜が形成されてなり、前記第２半透光部は、前記透明基板上に第２半透光膜が形成されてなる第１から第３のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第６の態様は、前記第１半透光膜と前記第２半透光膜とは互いに異なる材料からなり、前記露光光に対する前記第１半透光膜の透過率は、前記露光光に対する前記第２半透光膜の透過率よりも小さい第５の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第７の態様は、前記第１半透光部は、前記透明基板上に第１半透光膜及び第２半透光膜が積層されてなり、前記第２半透光部は、前記透明基板上に前記第２半透光膜が形成されてなる第１から第３のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第８の態様は、前記転写パターンは、液晶表示装置製造用のパターンである第１から第７のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第９の態様は、透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜が順に積層され、前記第１半透光膜及び前記第２半透光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトマスクブランクを用意する工程と、前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第２半透光膜をエッチングし、前記第１レジストパターンを除去する工程と、前記遮光部の形成予定領域及び前記第２半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターンを形成する工程と、前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記第１半透光膜をそれぞれエッチングした後、前記第２レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、を有し、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第１半透光部を透過する露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光膜及び前記第２半透光膜の材質及び膜厚を選択する多階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１０の態様は、透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に第１半透光膜及び遮光膜が順に積層され、前記第１半透光膜及び前記遮光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第１半透光膜をエッチングし、前記第１レジストパターンを除去する工程と、前記透明基板上及び前記遮光膜上に第２半透光膜を形成する工程と、前記第２半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第２半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターンを形成する工程と、前記第２レジストパターンをマスクとして前記第２半透光膜及び前記遮光膜をエッチングした後、前記第２レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、を有し、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第１半透光部を透過する露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光膜及び前記第２半透光膜の材質及び膜厚を選択する多階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１１の態様は、透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に遮光膜が形成されたフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第１レジストパターンを除去する工程と、露出した前記透明基板上及び前記遮光膜上に第１半透光膜を形成する工程と、前記第１半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターンを形成する工程と、前記第２レジストパターンをマスクとして前記第１半透光膜をエッチングした後、前記第２レジストパターンを除去する工程と、前記透明基板上及び前記第１半透光膜上に第２半透光膜を形成する工程と、前記第２半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部の形成予定領域、及び前記第２半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第３レジストパターンを形成する工程と、前記第３レジストパターンをマスクとして前記第２半透光膜をエッチングした後、前記第３レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、を有し、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との位相差が制御され、前記第１半透光部を透過する露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光膜及び前記第２半透光膜の材質及び膜厚を選択する多階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１２の態様は、透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されたレジスト膜に露光光を照射して、前記被転写体上に多階調のレジストパターンを形成するパターン転写方法であって、前記露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光との位相差を制御するパターン転写方法である。

本発明の第１３の態様は、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する第１２の態様に記載のパターン転写方法である。

本発明の第１４の態様は、前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第２半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する第１２又は第１３のいずれかの態様に記載のパターン転写方法である。

本発明によれば、被転写体上に形成するレジストパターンの段差形状をより精緻に制御することが可能な多階調フォトマスク、及び該多階調フォトマスクの製造方法を提供することが可能となる。また、本発明によれば、被転写体上に形成するレジストパターンの段差形状をより精緻に制御して、ＴＦＴ等の製造歩留や生産効率を改善することが可能なパターン転写方法を提供することが可能となる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図（模式図）であり、（ｂ）は該多階調フォトマスクを用いたパターン転写工程によって被転写体上に形成されるレジストパターンの部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフローを例示する概略図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図（模式図）であり、（ｂ）は該多階調フォトマスクを用いたパターン転写工程によって被転写体上に形成されるレジストパターンの部分断面図（模式図）である。 本発明の第２の実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフローを例示する概略図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図（模式図）であり、（ｂ）は該多階調フォトマスクを用いたパターン転写工程によって被転写体上に形成されるレジストパターンの部分断面図（模式図）である。 本発明の第３の実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフローを例示する概略図である。 本発明の第１〜第３の実施形態に係る多階調フォトマスクを用いたパターン転写工程を含むＴＦＴ基板の製造方法のフロー図である。 本発明の第１の実施形態に係る多階調フォトマスクの平面拡大図である。

＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１００の部分断面図であり、図１（ｂ）は、多階調フォトマスク１００によって被転写体１に形成されるレジストパターン４ｐの部分断面図である。図２は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１００の製造工程のフローを例示する概略図である。図７は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１００を用いたパターン転写工程を含むＴＦＴ基板の製造方法のフロー図である。

（１）多階調フォトマスクの構成
図１（ａ）に示す多階調フォトマスク１００は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やカラーフィルタ、またはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などを製造するために用いられる。ただし、図１、図２はフォトマスクの積層構造を例示するものであり、実際のパターンは、これと同一とは限らない。

多階調フォトマスク１００は、該多階調フォトマスク１００の使用時に露光光を遮光（光透過率が略０％）させる遮光部１２１と、露光光の透過率を２０〜５０％（十分に広い透光部の透過率を１００％としたとき。以下同様）、好ましくは３０〜４０％程度に低減させる第１半透光部１２２と、露光光の透過率を３０〜６０％、好ましくは４０〜５０％程度に低減させる第２半透光部１２３と、露光光を１００％透過させる透光部１２４と、を含む転写パターンを備えている。このように、露光光に対する第１半透光部１２２の透過率は、露光光に対する第２半透光部１２３の透過率よりも小さく構成されている。

遮光部１２１は、ガラス基板等の透明基板１１０上に半透光性の第１半透光膜１１１、半透光性の第２半透光膜１１２、及び遮光膜１１３が共に積層されてなる。第１半透光部１２２は、透明基板１１０上に順に積層された第１半透光膜１１１及び第２半透光膜１１２によってなる。第２半透光部１２３は、透明基板１１０上に第１半透光膜１１１が形成されてなる。透光部１２４は、透明基板１１０の表面が露出されてなる。なお、第１半透光膜１１１、第２半透光膜１１２、及び遮光膜１１３がパターニングされる様子については後述する。尚、実際のパターンにおいては、第１半透光部１２２と第２半透光部１２３とが隣接する部分を有し、および／又は第２半透光部１２３と透光部１２４とが隣接する部分を有し、および／又は、第１半透光部１２２と透光部１２４とが隣接する部分を有することができる。例えば、図８に示す転写パターンを有するフォトマスクに、本発明を適用することができる。

透明基板１１０は、例えば石英（ＳｉＯ_２）ガラスや、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｂ_２Ｏ_３，ＲＯ，Ｒ_２Ｏ等を含む低膨張ガラス等からなる平板として構成されている。透明基板１１０の主面（表面及び裏面）は、研磨されるなどして平坦且つ平滑に構成されている。透明基板１１０は、例えば一辺が３００ｍｍ以上の方形とすることができ、例えば一辺が２０００〜２４００ｍｍの矩形とすることができる。透明基板１１０の厚さは例えば３ｍｍ〜２０ｍｍとすることができる。

第１半透光膜１１１は、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等からなる。第１半透光膜１１１は、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム（（ＮＨ_４）_２Ｃｅ（ＮＯ_３）_６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ_４）を含む純水からなるクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。また、第１半透光膜１１１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）に対するエッチング耐性を有し、後述するようにフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いて第２半透光膜１１２をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。

第２半透光膜１１２は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなり、例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。第２半透光膜１１２は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。また、第２半透光膜１１２は、上述のクロム用エッチング液に対するエッチング耐性を有し、後述するようにクロム用エッチング液を用いて遮光膜１１３をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。

遮光膜１１３は、実質的にクロム（Ｃｒ）からなる。なお、遮光膜１１３の表面にＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層すれば、遮光膜１１３の表面に反射抑制機能を持たせることが出来る。遮光膜１１３は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。

図１（ｂ）に、多階調フォトマスク１００を用いたパターン転写工程によって被転写体１に形成されるレジストパターン４ｐの部分断面図を例示する。レジストパターン４ｐは、被転写体１に形成されたポジ型レジスト膜４に多階調フォトマスク１００を介して露光光を照射し、現像することにより形成される。被転写体１は、基板２と、基板２上に順に積層された金属薄膜や絶縁層、半導体層など任意の被加工層３ａ〜３ｃとを備えており、ポジ型レジスト膜４は被加工層３ｃ上に均一な厚さで予め形成されているものとする。なお、被加工層３ｂは被加工層３ｃのエッチングに対して耐性を有し、被加工層３ａは被加工層３ｂのエッチングに対して耐性を有するように構成されることができる。

多階調フォトマスク１００を介してポジ型レジスト膜４に露光光を照射すると、遮光部１２１では露光光が透過せず、また、第１半透光部１２２、第２半透光部１２３、透光部１２４の順に露光光の光量が段階的に増加する。そして、ポジ型レジスト膜４は、遮光部１２１、第１半透光部１２２、第２半透光部１２３のそれぞれに対応する領域で膜厚が順に薄くなり、透光部１２４に対応する領域で除去される。このようにして、被転写体１上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン４ｐが形成される。

レジストパターン４ｐが形成されたら、レジストパターン４ｐに覆われていない領域（透光部１２４に対応する領域）にて露出している被加工層３ｃ〜３ａを表面側から順次エッチングして除去する（第１エッチング）ことができる。そして、レジストパターン４ｐをアッシング（減膜）して最も膜厚が薄い領域（第２半透光部１２３に対応する領域）を除去し、新たに露出した被加工層３ｃ，３ｂを順次エッチングして除去する（第２エッチング）。そして、レジストパターン４ｐを更にアッシング（減膜）して次に膜厚が薄い領域（第１半透光部１２２に対応する領域）を除去し、新たに露出した被加工層３ｃをエッチングして除去する（第３エッチング）。このように、膜厚が段階的に異なるレジストパターン４ｐを用いることで、従来のフォトマスク３枚分の工程を実施することができ、マスク枚数を削減でき、フォトリソグラフィ工程を簡略化できる。

なお、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００では、第１半透光部１２２を透過する露光光と、第２半透光部１２３を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部１２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部１２２を透過する露光光と、第２半透光部１２３を透過する露光光との位相差が制御されている。例えば、第１半透光部１２２を透過する露光光と、第２半透光部１２３を透過する露光光との位相差が所定量以下であることにより、第１半透光部、第２半透光部の境界において両者の光が相殺して、第１半透光部の透過率を下回るような、不要な暗部を形成することがないように構成されている。例えば、ここでは位相差が、４５°以内になるように制御されている。このようにすることで、第１半透光部１２２に対応する領域と第２半透光部１２３に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜４に照射される露光光の強度が、第１半透光部より小さくなることを防止することができる。これによって、被加工層上において、該境界領域におけるレジスト残りを抑制することが可能となる。尚、仮に、上記干渉による光強度が第１半透光部を透過する露光光の光強度と等しくなったとき、該境界部分においては、第１半透光部の一部がわずかに広くなる作用を生じる場合があるが、係る場合であっても、例えば液晶動作には影響を与えないような被加工層の加工が可能である。これは、第１半透光部１２２と透光部１２４との境界、第２半透光部１２３と透光部１２４との境界においても同様である。

また、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００では、第１半透光部１２２を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部１２２を透過する露光光の強度以上となるように、第１半透光部１２２を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との位相差が制御されている。例えば、第１半透光部１２２を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との位相差が、４５°以内になるように制御されている。第１半透光部１２２に対応する領域と透光部１２４に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜４に照射される露光光の強度をこのように制御することで、該境界領域におけるレジスト残りを抑制し、レジストパターン４ｐの段差形状に不要な凹凸を形成しないことが可能となる。

また、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００では、第２半透光部１２３を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第２半透光部１２３を透過する露光光の光強度以上となるように、第２半透光部１２３を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との位相差が制御されている。例えば、第２半透光部１２３を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との位相差が、４５°以内になるように制御されている。第２半透光部１２３に対応する領域と透光部１２４に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜４に照射される露光光の光強度をこのように制御することで、該境界領域におけるレジスト残りを抑制し、レジストパターン４ｐの段差形状に不要な凹凸を形成しないことが可能となる。

なお、上記において、第１半透光部１２２を透過する露光光の位相及び光透過率は、第１半透光膜１１１の材質及び膜厚と、第２半透光膜１１２の材質及び膜厚との組み合わせによって設定される。また、第２半透光部１２３を透過する露光光の位相及び光透過率は、第２半透光膜１１２の材質及び膜厚によって設定される。

（２）多階調フォトマスクの製造方法
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク１００の製造方法について、図２を参照しながら説明する。

（フォトマスクブランク準備工程）
まず、図２（ａ）に例示するように、透明基板１１０上に第１半透光膜１１１、第２半透光膜１１２、遮光膜１１３がこの順に形成され、最上層に第１のレジスト膜１３１が形成されたフォトマスクブランク１００ｂを準備する。なお、第１のレジスト膜１３１は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第１のレジスト膜１３１がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第１のレジスト膜１３１は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。

（第１パターニング工程）
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第１のレジスト膜１３１を感光させ、スプレー方式等の手法により第１のレジスト膜１３１に現像液を供給して現像し、遮光部１２１の形成予定領域及び第１半透光部１２２の形成予定領域をそれぞれ覆う第１のレジストパターン１３１ｐを形成する。第１のレジストパターン１３１ｐが形成された状態を図２（ｂ）に例示する。

次に、形成した第１のレジストパターン１３１ｐをマスクとして遮光膜１１３をエッチングすると共に、第１のレジストパターン１３１ｐ又は残留している遮光膜１１３をマスクとして第２半透光膜１１２をエッチングして、第１半透光膜１１１を部分的に露出させる。そして、第１のレジストパターン１３１ｐを剥離等して除去する。なお、残留した遮光膜１１３をマスクとして第２半透光膜１１２をエッチングする際には、第１のレジストパターン１３１ｐを予め剥離してから行っても良い。遮光膜１１３のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜１１３に供給することで行うことが可能である。第２半透光膜１１２のエッチングは、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を第２半透光膜１１２に供給することで行うことが可能である。第１のレジストパターン１３１ｐは、第１のレジストパターン１３１ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。

その後、残留している遮光膜１１３及び露出した第１半透光膜１１１を覆う第２のレジスト膜１３２を形成する。第２のレジスト膜１３２は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第２のレジスト膜１３２がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第２のレジスト膜１３２は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第２のレジスト膜１３２が形成された状態を図２（ｃ）に例示する。

（第２パターニング工程）
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い第２のレジスト膜１３２を感光させ、スプレー方式等の手法により第２のレジスト膜１３２に現像液を供給して現像し、遮光部１２１の形成予定領域及び第２半透光部１２３の形成予定領域をそれぞれ覆う第２のレジストパターン１３２ｐを形成する。第２のレジストパターン１３２ｐが形成された状態を図２（ｄ）に例示する。

次に、形成した第２のレジストパターン１３２ｐをマスクとして遮光膜１１３及び第１半透光膜１１１をエッチングして、第２半透光膜１１２及び透明基板１１０を部分的に露出させる。遮光膜１１３及び第１半透光膜１１１のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜１１３及び第１半透光膜１１１に供給することで行うことが可能である。

そして、第２のレジストパターン１３２ｐを剥離等して除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク１００の製造を完了する。第２のレジストパターン１３２ｐは、第２のレジストパターン１３２ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。透明基板１１０上に遮光部１２１、透光部１２４、第１半透光部１２２及び第２半透光部１２３を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク１００の部分断面図を、図２（ｅ）に例示する。

なお、フォトマスクブランク１００ｂを用意する際には、第１半透光部１２２を透過する露光光の位相及び光透過率、第２半透光部１２３を透過する露光光の位相及び光透過率が、上述の条件を満たすように、第１半透光膜１１１の材質及び膜厚、並びに第２半透光膜１１２の材質及び膜厚を選択する。

（３）ＴＦＴ基板の製造方法
続いて、多階調フォトマスク１００を用いたパターン転写工程を含むＴＦＴ基板の製造方法について、図７を参照しながら説明する。４階調フォトマスクとして構成された多階調フォトマスク１００を用いることで、ＴＦＴ基板は以下の第１〜第３マスクプロセスを経て製造することが可能となる。

（第１マスクプロセス）
まず、図７（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に、金属膜として構成されたゲート電極膜２０を形成する。ゲート電極膜２０は、例えばスパッタリングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の手法を用いてガラス基板１０上に金属薄膜（図示しない）を成膜した後、遮光部と透光部とからなる転写パターンを備えたバイナリ（２階調）マスクを用いたフォトリソグラフィ工程を実施し、前記金属薄膜をパターニングすることによって形成する。

そして、図７（ｂ）に示すように、ゲート電極膜２０上及びガラス基板１０の露出面上に、ゲート絶縁膜２１、水素化アモルファスシリコン膜２２、オーミックコンタクト膜２３、金属薄膜２４を順に成膜する。ゲート絶縁膜２１、水素化アモルファスシリコン膜２２、オーミックコンタクト膜２３は例えばＣＶＤにより成膜することができ、金属薄膜２４は例えばスパッタリングにより成膜することができる。

（第２マスクプロセス）
次に、金属薄膜２４上に均一な厚さでポジ型レジスト膜（図示しない）を形成する。そして、遮光部、透光部、半透光部を含む多階調（４階調）フォトマスクを用い、前記ポジ型レジスト膜に露光光を照射し、前記ポジ型レジスト膜を現像してパターニングする。その結果、図７（ｃ）に示すように、ゲート電極膜２０の上方を部分的に覆うと共に、遮光部に対応する領域では前記ポジ型レジスト膜の膜厚が厚く、半透光部に対応する領域では前記ポジ型レジスト膜の膜厚が薄くなるよう構成されたレジストパターン３１が形成される。なお、透光部に対応する領域（ゲート電極膜２０の設けられていない領域）では、前記ポジ型レジスト膜が除去されており、金属薄膜２４の表面が部分的に露出した状態となる。

そして、レジストパターン３１をマスクとして、露出している金属薄膜２４、オーミックコンタクト膜２３、水素化アモルファスシリコン膜２２を表面側から順次エッチングして除去し、ゲート絶縁膜２１の表面を部分的に露出させる。エッチング完了後の状態を図７（ｃ）に例示する。

そして、レジストパターン３１をアッシング（減膜）して膜厚が薄い領域（半透光部に対応する領域）を除去し、下地の金属薄膜２４の表面を部分的に露出させる。そして、新たに露出した金属薄膜２４、オーミックコンタクト膜２３を表面側から順次エッチングして除去する。エッチング完了後の状態を図７（ｄ）に例示する。

そして、レジストパターン３１を剥離等して除去し、露出しているゲート絶縁膜２１、水素化アモルファスシリコン膜２２、オーミックコンタクト膜２３、金属薄膜２４の全面を覆うように、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ_Ｘ）等からなパッシベーション膜（表面保護膜）４１を形成する。パッシベーション膜４１は例えばＣＶＤにより成膜することができる。パッシベーション膜４１が形成された状態を図７（ｅ）に例示する。

（第３マスクプロセス）
次に、形成したパッシベーション膜４１上に、表面が平坦面となるようにポジ型レジスト膜（図示しない）を形成する。そして、遮光部１２１、透光部１２４、第１半透光部１２２、第２半透光部１２３を含む本実施形態に係る多階調（４階調）フォトマスク１００を用い、前記ポジ型レジスト膜に露光光を照射し、前記ポジ型レジスト膜を現像してパターニングする。ここで、例えば図８に示すパターンを有する４階調フォトマスクを適用することができる。その結果、図７（ｇ）に示すように、遮光部１２１、第１半透光部１２２、第２半透光部１２３のそれぞれに対応する領域で、前記ポジ型レジスト膜の膜厚が順に薄くなるよう構成された、レジストパターン３２が形成される。なお、透光部１２４に対応する領域（後述するようにパッシベーション膜４１をエッチングすることでコンタクトホール４１ｈを形成する領域）では、前記ポジ型レジスト膜が除去されており、パッシベーション膜４１の表面が部分的に露出している。ここで、用いる４階調フォトマスクのパターンの断面形状は図７（ｆ）に示すとおりである。平面視を図８に示す。尚、被加工対の表面に段差があるため、塗布したレジスト層の表面が平面であっても、レジスト膜厚が異なることから、図７（ｆ）に示すように、第１半透光部１２２と第２半透光部１２３とをそれぞれ配置し、露光光の透過光量を互いに相違させることで、第１半透光部１２２に対応するレジストパターン３２の膜厚と、第２半透光部１２３とに対応するレジストパターン３２の膜厚と、が結果的に均一になるように形成している。このようにすることで、後工程のアッシング時に、レジスト残りや、被加工層へのオーバーエッチングが防止できる。

そして、レジストパターン３２をマスクとして、露出しているパッシベーション膜４１をエッチングして除去し、コンタクトホール４１ｈを形成する。コンタクトホール４１ｈが形成された状態を図７（ｇ）に例示する。

そして、レジストパターン３２をアッシングして膜厚が薄い領域（第１半透光部１２２及び第２半透光部１２３に対応する領域）を除去し、下地のパッシベーション膜４１の表面を部分的に露出させる。レジストパターン３２をアッシングした後の状態を図７（ｈ）に例示する。

そして、形成したコンタクトホール４１ｈの内壁面上、露出させたパッシベーション膜４１の表面上に、例えばＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜５１を形成する。なお、透明導電膜５１はレジストパターン３２の表面上にも形成される。透明導電膜５１が形成された状態を図７（ｉ）に例示する。

そして、レジストパターン３２を剥離等（リフトオフ）して除去し、本実施形態に係るＴＦＴ基板が製造される。レジストパターン３２が除去された状態を図７（ｊ）に例示する。たとえば上記において、第１半透光部１２２を透過する露光光と第２半透光部１２３を透過する露光光との間の位相差が過大に大きいと、該境界部分の被転写体上にレジストの凸部が生じ、アッシングを行ってもレジストが残留してしまう。この残留レジストの上に、次工程の透明導電膜５１が形成されることとなり、さらに後工程のリフトオフの過程でレジストとともに透明導電膜が除去されてしまう。このような過程を経て製造されたＴＦＴは、正常な動作が行えない。本実施形態によれば、第１半透光部１２２を透過する露光光と、第２半透光部１２３を透過する露光光との位相差が所定量以下とすることにより、該境界部分の被転写体上にレジストの凸部が生じないようにし、アッシング後のレジストの残留を抑制している。

（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００では、第１半透光部１２２を透過する露光光と、第２半透光部１２３を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部１２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部１２２を透過する露光光と、第２半透光部１２３を透過する露光光との位相差が制御されている。第１半透光部１２２に対応する領域と第２半透光部１２３に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜４に照射される露光光の強度をこのように制御することで、該境界領域における被転写体上のレジスト残りを抑制し、被転写体に形成するレジストパターンの段差形状に不要な凹凸を形成せず、段差形状をより精緻に制御することが可能となる。

また、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００では、第１半透光部１２２を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部１２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部１２２を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との位相差が制御されている。第１半透光部１２２に対応する領域と透光部１２４に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜４に照射される露光光の強度をこのように制御することで、該境界領域における被転写体上のレジスト残りを抑制し、被転写体に形成するレジストパターンの段差形状に不要な凹凸を形成せず、段差形状をより精緻に制御することが可能となる。

また、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００では、第２半透光部１２３を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第２半透光部１２３を透過する露光光の強度以上となるように、第２半透光部１２３を透過する露光光と、透光部１２４を透過する露光光との位相差が制御されている。第２半透光部１２３に対応する領域と透光部１２４に対応する領域との境界領域において、ポジ型レジスト膜４に照射される露光光の光強度をこのように制御することで、該境界領域におけるレジスト残りを抑制し、被転写体に形成するレジストパターンの段差形状を、設計値どおりの垂直断面に近づけて、段差形状をより精緻に制御することが可能となる。

また、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１００を用いたパターン転写工程を含むＴＦＴ基板の製造方法では、第１半透光部１２２に対応する領域と第２半透光部１２３に対応する領域との境界領域、第１半透光部１２２に対応する領域と透光部１２４に対応する領域との境界領域、及び第２半透光部１２３に対応する領域と透光部１２４に対応する領域との境界領域のいずれにおいても、該境界領域におけるレジスト残りが抑制され、レジストパターン３２の段差形状に不要な凹凸を形成しないことができる。これにより、ＴＦＴ等の半導体装置の品質を向上させ、製造歩留りを改善させることができる。例えば、上述のＴＦＴ基板の製造方法においては、コンタクトホール４１ｈ内のレジスト残りや、レジストパターン３２をアッシングした際のレジスト残りの発生を抑制でき、レジスト残りに起因するコンタクトホール４１ｈでの接触不良や透明導電膜５１の膜剥がれを回避できる。

＜本発明の第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図３（ａ）は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２００の部分断面図であり、図３（ｂ）は、該多階調フォトマスク２００によって被転写体１に形成されるレジストパターン４ｐの部分断面図である。図４は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２００の製造工程のフローを例示する概略図である。

（１）フォトマスクの構成
図３（ａ）に示す多階調フォトマスク２００は、該多階調フォトマスク２００の使用時に露光光を遮光（光透過率が略０％）させる遮光部２２１と、露光光の透過率を２０〜５０％、好ましくは３０〜４０％程度に低減させる第１半透光部２２２と、露光光の透過率を３０〜６０％、好ましくは４０〜５０％程度に低減させる第２半透光部２２３と、露光光を略１００％透過させる透光部２２４と、を含む転写パターンを備えている。このように、露光光に対する第１半透光部２２２の透過率は、露光光に対する第２半透光部２２３の透過率よりも小さく構成されている。

遮光部２２１は、ガラス基板等の透明基板２１０上に順に半透光性の第１半透光膜２１１、遮光膜２１３、及び半透光性の第２半透光膜２１２が積層されてなる。第１半透光部２２２は、透明基板２１０上に形成された第１半透光膜２１１がパターニングされてなる。第２半透光部２２３は、透明基板２１０上に第２半透光膜２１２が形成されてなる。透光部２２４は、透明基板２１０の表面が露出されてなる。なお、第１半透光膜２１１、遮光膜２１３、及び第２半透光膜２１２がパターニングされる様子については後述する。

透明基板２１０は、上述の実施形態と同様に構成されている。

第１半透光膜２１１は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなり、例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。第１半透光膜２１１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。また、第１半透光膜２１１は、後述するように、上述のクロム用エッチング液を用いて第２半透光膜２１２、遮光膜２１３をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。

遮光膜２１３は、実質的にクロム（Ｃｒ）からなる。なお、遮光膜２１３の表面にＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層すれば、遮光膜２１３の表面に反射抑制機能を持たせることが出来る。遮光膜２１３は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。

第２半透光膜２１２は、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等からなる。第２半透光膜２１２は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。

図３（ｂ）に、多階調フォトマスク２００によって被転写体１に形成されるレジストパターン４ｐの部分断面図を例示する。本実施形態に係る多階調フォトマスク２００を用いても、上述の実施形態と同様に、被転写体１上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン４ｐを形成することができる。

なお、本実施形態にかかる多階調フォトマスク２００では、上述の実施形態と同様に、第１半透光部２２２を透過する露光光と、第２半透光部２２３を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部２２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部２２２を透過する露光光と、第２半透光部２２３を透過する露光光との位相差が制御されている。また、第１半透光部２２２を透過する露光光と、透光部２２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部２２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部２２２を透過する露光光と、透光部２２４を透過する露光光との位相差が制御されている。また、第２半透光部２２３を透過する露光光と、透光部２２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第２半透光部２２３を透過する露光光の光強度以上となるように、第２半透光部２２３を透過する露光光と、透光部２２４を透過する露光光との位相差が制御されている。これにより、第１半透光部２２２に対応する領域、第２半透光部２２３に対応する領域、透光部２２４に対応する領域のいずれにおいても、該領域の境界付近におけるレジスト残りを抑制し、レジストパターン４ｐの段差形状に不要な凹凸を生じさせないことが可能となる。

なお、上記において、第１半透光部２２２を透過する露光光の位相及び光透過率は、第１半透光膜２１１の材質及び膜厚によって設定される。また、第２半透光部２２３を透過する露光光の位相及び光透過率は、第２半透光膜２１２の材質及び膜厚によって設定される。

（２）多階調フォトマスクの製造方法
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク２００の製造方法について、図４を参照
しながら説明する。

（フォトマスクブランク準備工程）
まず、図４（ａ）に例示するように、透明基板２１０上に第１半透光膜２１１、遮光膜２１３が順に積層され、最上層に第１のレジスト膜２３１が形成されたフォトマスクブランク２００ｂを準備する。なお、第１のレジスト膜２３１は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第１のレジスト膜２３１がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第１のレジスト膜２３１は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。

（第１パターニング工程）
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第１のレジスト膜２３１を感光させ、スプレー方式等の手法により第１のレジスト膜２３１に現像液を供給して現像し、遮光部２２１の形成予定領域及び第１半透光部２２２の形成予定領域をそれぞれ覆う第１のレジストパターン２３１ｐを形成する。第１のレジストパターン２３１ｐが形成された状態を図４（ｂ）に例示する。

次に、形成した第１のレジストパターン２３１ｐをマスクとして遮光膜２１３をエッチングすると共に、第１のレジストパターン２３１ｐ又は残留している遮光膜２１３をマスクとして第１半透光膜２１１をエッチングし、透明基板２１０の表面を部分的に露出させる。そして、第１のレジストパターン２３１ｐを剥離等して除去する。なお、残留した遮光膜２１３をマスクとして第１半透光膜２１１をエッチングする際には、第１のレジストパターン２３１ｐを予め剥離してから行っても良い。遮光膜２１３のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜２１３に供給することで行うことが可能である。第１半透光膜２１１のエッチングは、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を第２半透光膜２１２に供給することで行うことが可能である。第１のレジストパターン２３１ｐは、第１のレジストパターン２３１ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。エッチング完了後の状態を図４（ｃ）に例示する。

（第２半透光膜形成工程）
その後、残留している遮光膜２１３及び露出した透明基板２１０をそれぞれ覆うように第２半透光膜２１２を形成する。第２半透光膜２１２の形成は、例えばスパッタリングにより行うことが出来る。その後、形成した第２半透光膜２１２を覆うように第２のレジスト膜２３２を形成する。第２のレジスト膜２３２は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第２のレジスト膜２３２がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第２のレジスト膜２３２は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第２半透光膜２１２及び第２のレジスト膜２３２が形成された状態を図４（ｄ）に例示する。

（第２パターニング工程）
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い第２のレジスト膜２３２を感光させ、スプレー方式等の手法により第２のレジスト膜２３２に現像液を供給して現像し、遮光部２２１の形成予定領域及び第２半透光部２２３の形成予定領域をそれぞれ覆う第２のレジストパターン２３２ｐを形成する。第２のレジストパターン２３２ｐが形成された状態を図４（ｅ）に例示する。

そして、形成した第２のレジストパターン２３２ｐをマスクとして第２半透光膜２１２及び遮光膜２１３をエッチングして第１半透光膜２１１を部分的に露出させると共に、形成した第２のレジストパターン２３２ｐをマスクとして第２半透光膜２１２をエッチングして透明基板２１０を部分的に露出させる。遮光膜２１３及び第２半透光膜２１２のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜２１３及び第２半透光膜２１２に供給することで行うことが可能である。なお、この際、第１半透光膜２１１はエッチングストッパ層として機能する。

そして、第２のレジストパターン２３２ｐを剥離等して除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク２００の製造を完了する。第２のレジストパターン２３２ｐは、第２のレジストパターン２３２ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。透明基板２１０上に遮光部２２１、透光部２２４、第１半透光部２２２及び第２半透光部２２３を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク２００の部分断面図を図４（ｆ）に例示する。

なお、フォトマスクブランク２００ｂを用意する際には、第１半透光部２２２を透過する露光光の位相及び光透過率、第２半透光部２２３を透過する露光光の位相及び光透過率が、上述の条件を満たすように、第１半透光膜２１１の材質及び膜厚、並びに第２半透光膜２１２の材質及び膜厚を選択する。

本実施形態に係る多階調フォトマスク２００を用いても、上述のＴＦＴ基板の製造方法を実施することができる。また、本実施形態に係る多階調フォトマスク２００によっても、上述の効果と同様の効果を奏する。

＜本発明の第３の実施形態＞
以下に、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図５（ａ）は、本実施形態に係る多階調フォトマスク３００の部分断面図であり、図５（ｂ）は、該多階調フォトマスク３００によって被転写体１に形成されるレジストパターンの部分断面図である。図６は、本実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフローを例示する概略図である。

（１）フォトマスクの構成
図５（ａ）に示す多階調フォトマスク３００は、該多階調フォトマスク３００の使用時に露光光を遮光（光透過率が略０％）させる遮光部３２１と、露光光の透過率を２０〜５０％、好ましくは３０〜４０％程度に低減させる第１半透光部３２２と、露光光の透過率を３０〜６０％、好ましくは４０〜５０％程度に低減させる第２半透光部３２３と、露光光を略１００％透過させる透光部３２４と、を含む転写パターンを備えている。このように、露光光に対する第１半透光部３２２の透過率は、露光光に対する第２半透光部３２３の透過率よりも小さく構成されている。

遮光部３２１は、ガラス基板等の透明基板３１０上に遮光膜３１３、半透光性の第１半透光膜３１１、及び半透光性の第２半透光膜３１２が積層されてなる。第１半透光部３２２は、透明基板３１０上に第１半透光膜３１１及び第２半透光膜３１２が積層されてなる。第２半透光部３２３は、透明基板３１０上に第２半透光膜３１２が形成されてなる。透光部３２４は、透明基板３１０の表面が露出されてなる。なお、第１半透光膜３１１、遮光膜３１３、及び第２半透光膜３１２がパターニングされる様子については後述する。

透明基板３１０は、上述の実施形態と同様に構成されている。

第１半透光膜３１１は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなり、例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。第１半透光膜３１１は、上述のフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。また、第１半透光膜３１１は、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等から構成されていてもよい。係る場合、第１半透光膜３１１は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。

遮光膜３１３は、実質的にクロム（Ｃｒ）からなる。なお、遮光膜３１３の表面にＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層すれば、遮光膜３１３の表面に反射抑制機能を持たせることが出来る。遮光膜３１３は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。

第２半透光膜３１２は、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等からなる。第２半透光膜３１２は、クロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。また、第２半透光膜３１２は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなり、例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等から構成されていてもよい。係る場合、第２半透光膜３１２は、上述のフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。

図５（ｂ）に、多階調フォトマスク３００によって被転写体１に形成されるレジストパターン４ｐの部分断面図を例示する。本実施形態に係る多階調フォトマスク３００を用いても、上述の実施形態と同様に、被転写体１上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン４ｐを形成できる。

なお、本実施形態にかかる多階調フォトマスク３００では、上述の実施形態と同様に、第１半透光部３２２を透過する露光光と、第２半透光部３２３を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部３２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部３２２を透過する露光光と、第２半透光部３２３を透過する露光光との位相差が制御されている。また、第１半透光部３２２を透過する露光光と、透光部３２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第１半透光部３２２を透過する露光光の光強度以上となるように、第１半透光部３２２を透過する露光光と、透光部３２４を透過する露光光との位相差が制御されている。また、第２半透光部３２３を透過する露光光と、透光部３２４を透過する露光光との干渉によって形成される光強度が、第２半透光部３２３を透過する露光光の光強度以上となるように、第２半透光部３２３を透過する露光光と、透光部３２４を透過する露光光との位相差が制御されている。これにより、第１半透光部３２２に対応する領域、第２半透光部３２３に対応する領域、透光部３２４に対応する領域のいずれにおいても、該領域の境界付近におけるレジスト残りを抑制し、レジストパターン４ｐの段差形状に不要な凹凸を形成しないことが可能となる。

なお、上記において、第１半透光部３２２を透過する露光光の位相及び光透過率は、第１半透光膜３１１の材質及び膜厚によって設定される。また、第２半透光部３２３を透過する露光光の位相及び光透過率は、第２半透光膜３１２の材質及び膜厚によって設定される。

（２）フォトマスクの製造方法

続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク３００の製造方法について、図６を参照しながら説明する。

（フォトマスクブランク準備工程）
まず、図６（ａ）に例示するように、透明基板３１０上に遮光膜３１３が形成され、最上層に第１のレジスト膜３３１が形成されたフォトマスクブランク３００ｂを準備する。なお、第１のレジスト膜３３１は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第１のレジスト膜３３１がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第１のレジスト膜３３１は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。

（第１パターニング工程）
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第１のレジスト膜３３１を感光させ、スプレー方式等の手法により第１のレジスト膜３３１に現像液を供給して現像し、遮光部３２１の形成予定領域を覆う第１のレジストパターン３３１ｐを形成する。第１のレジストパターン３３１ｐが形成された状態を図６（ｂ）に例示する。

次に、形成した第１のレジストパターン３３１ｐをマスクとして遮光膜３１３をエッチングし、透明基板３１０の表面を部分的に露出させる。そして、第１のレジストパターン３３１ｐを剥離等して除去する。遮光膜３１３のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜３１３に供給することで行うことが可能である。第１のレジストパターン３３１ｐは、第１のレジストパターン３３１ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。

（第２パターニング工程）
その後、残留している遮光膜３１３及び露出した透明基板３１０をそれぞれ覆うように第１半透光膜３１１を形成する。第１半透光膜３１１の形成は、例えばスパッタリングにより行うことが出来る。その後、形成した第１半透光膜３１１を覆うように第２のレジスト膜３３２を形成する。第２のレジスト膜３３２は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第２のレジスト膜３３２がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第２のレジスト膜３３２は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第１半透光膜３１１及び第２のレジスト膜３３２が形成された状態を図６（ｃ）に例示する。

次に、レーザ描画機等により描画露光を行い第２のレジスト膜３３２を感光させ、スプレー方式等の手法により第２のレジスト膜３３２に現像液を供給して現像し、遮光部３２１の形成予定領域及び第１半透光部３２２の形成予定領域をそれぞれ覆う第２のレジストパターン３３２ｐを形成する。第２のレジストパターン３３２ｐが形成された状態を図６（ｄ）に例示する。

そして、形成した第２のレジストパターン３３２ｐをマスクとして第１半透光膜３１１をエッチングして透明基板３１０の表面を部分的に露出させる。そして、第２のレジストパターン３３２ｐを剥離等して除去する。第１半透光膜３１１のエッチングは、上述のフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を、第１半透光膜３１１に供給することで行うことが可能である。第２のレジストパターン３３２ｐは、第２のレジストパターン３３２ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。

（第３パターニング工程）
その後、残留している第１半透光膜３１１、及び露出した透明基板３１０をそれぞれ覆うように第２半透光膜３１２を形成する。第２半透光膜３１２の形成は、例えばスパッタリングにより行うことが出来る。その後、形成した第２半透光膜３１２を覆うように第３のレジスト膜３３３を形成する。第３のレジスト膜３３３は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第３のレジスト膜３３３がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第３のレジスト膜３３３は、例えばスピン塗布やスリットコータ等の手法を用いて形成することが出来る。第２半透光膜３１２及び第３のレジスト膜３３３が形成された状態を図６（ｅ）に例示する。

次に、レーザ描画機等により描画露光を行い第３のレジスト膜３３３を感光させ、スプレー方式等の手法により第３のレジスト膜３３３に現像液を供給して現像し、遮光部３２１の形成予定領域、第１半透光部３２２の形成予定領域、及び第２半透光部３２３の形成予定領域をそれぞれ覆う第３のレジストパターン３３３ｐを形成する。第３のレジストパターン３３３ｐが形成された状態を図６（ｆ）に例示する。

そして、形成した第３のレジストパターン３３３ｐをマスクとして第２半透光膜３１２をエッチングして透明基板３１０の表面を部分的に露出させる。第２半透光膜３１２のエッチングは、上述のクロム系エッチング液を第２半透光膜３１２に供給することで行うことが可能である。

そして、第３のレジストパターン３３３ｐを剥離等して除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク３００の製造を完了する。第３のレジストパターン３３３ｐは、第３のレジストパターン３３３ｐに剥離液を接触させて剥離させることができる。透明基板３１０上に遮光部３２１、透光部３２４、第１半透光部３２２及び第２半透光部３２３を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク３００の部分断面図を図６（ｇ）に例示する。

なお、第１半透光膜３１１及び第２半透光膜３１２を形成する際には、第１半透光部３２２を透過する露光光の位相及び光透過率、第２半透光部３２３を透過する露光光の位相及び光透過率が、上述の条件を満たすように、第１半透光膜３１１の材質及び膜厚、並びに第２半透光膜３１２の材質及び膜厚を選択する。

本実施形態に係る多階調フォトマスク３００を用いても、上述のＴＦＴ基板の製造方法を実施することができる。また、本実施形態に係る多階調フォトマスク３００によっても、上述の効果と同様の効果を奏する。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１００，２００，３００ 多階調フォトマスク
１００ｂ，２００ｂ，３００ｂ フォトマスクブランク
１１０，２１０，３１０ 透明基板
１１１，２１１，３１１ 第１半透光膜
１１２，２１２，３１２ 第２半透光膜
１１３，２１３，３１３ 遮光膜
１２１，２２１，３２１ 遮光部
１２２，２２２，３２２ 第１半透光部
１２３，２２３，３２３ 第２半透光部
１２４，２２４，３２４ 透光部
１３１ｐ，２３１ｐ，３３１ｐ 第１のレジストパターン
１３２ｐ，２３２ｐ，３３２ｐ 第２のレジストパターン
３３３ｐ 第３のレジストパターン

Claims (15)

1. 透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンが形成された、表示装置製造用多階調フォトマスクであって、
   前記転写パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部が隣接する部分を有し、露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、
   前記多階調フォトマスクを用いて、表面に段差のある被転写体に露光したとき、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光とが、前記段差のある被加工層上に、均一の膜厚のレジストパターンを形成できるように、前記第１半透光部と前記第２半透光部の露光光透過率が設定され、かつ、
   前記第1半透光部と前記第２半透光部の前記露光光に対する位相差が４５度以内になるように制御されている
   ことを特徴とする表示装置製造用多階調フォトマスク。
2. 前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
3. 前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第２半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差が制御されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
4. 前記第１半透光部は、前記透明基板上に第１半透光膜及び第２半透光膜が積層されてなり、
   前記第２半透光部は、前記透明基板上に前記第１半透光膜が形成されてなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
5. 前記第１半透光部は、前記透明基板上に第１半透光膜が形成されてなり、
   前記第２半透光部は、前記透明基板上に第２半透光膜が形成されてなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
6. 前記第１半透光膜と前記第２半透光膜とは互いに異なる材料からなり、
   前記露光光に対する前記第１半透光膜の透過率は、前記露光光に対する前記第２半透光膜の透過率よりも小さい
   ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
7. 前記第１半透光部は、前記透明基板上に第１半透光膜及び第２半透光膜が積層されてなり、
   前記第２半透光部は、前記透明基板上に前記第２半透光膜が形成されてなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
8. 前記転写パターンは、液晶表示装置のＴＦＴ基板製造用のパターンである
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の表示装置製造用多階調フォトマスク。
9. 透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
   前記透明基板上に第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜が順に積層され、前記第１半透光膜及び前記第２半透光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、
   前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第１レジストパターンを形成する工程と、
   前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第２半透光膜をエッチングし、前記第１レジストパターンを除去する工程と、
   前記遮光部の形成予定領域及び前記第２半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターンを形成する工程と、
   前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記第１半透光膜をそれぞれエッチングした後、前記第２レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、を有し、
   前記転写パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部が隣接する部分を有し、
   露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、
   前記多階調フォトマスクを用いて、表面に段差のある被転写体に露光したとき、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光とが、前記段差のある被加工層上に、均一の膜厚のレジストパターンを形成できるように、前記第１半透光部と前記第２半透光部の露光光透過率が設定され、かつ、
   前記第1半透光部と前記第２半透光部の前記露光光に対する位相差が４５度以内になるよう制御される
   ことを特徴とする、表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。
10. 透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
    前記透明基板上に第１半透光膜及び遮光膜が順に積層され、前記第１半透光膜及び前記遮光膜が互いのエッチングに対して耐性を有するフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、
    前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第１レジストパターンを形成する工程と、
    前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第１半透光膜をエッチングし、前記第１レジストパターンを除去する工程と、
    前記透明基板上及び前記遮光膜上に第２半透光膜を形成する工程と、
    前記第２半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第２半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターンを形成する工程と、
    前記第２レジストパターンをマスクとして前記第２半透光膜及び前記遮光膜をエッチングした後、前記第２レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、を有し、
    前記転写パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部が隣接する部分を有し、露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、
    前記多階調フォトマスクを用いて、表面に段差のある被転写体に露光したとき、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光とが、前記段差のある被加工層上に、均一の膜厚のレジストパターンを形成できるように、前記第１半透光部と前記第２半透光部の露光光透過率が設定され、かつ、
    前記第1半透光部と前記第２半透光部の前記露光光に対する位相差が４５度以内になるように制御される
    ことを特徴とする、表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。
11. 透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
    前記透明基板上に遮光膜が形成されたフォトフォトマスクブランクを用意する工程と、
    前記遮光膜上に、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、
    前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングした後、前記第１レジストパターンを除去する工程と、
    前記透明基板上及び前記遮光膜上に第１半透光膜を形成する工程と、
    前記第１半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターンを形成する工程と、
    前記第２レジストパターンをマスクとして前記第１半透光膜をエッチングした後、前記第２レジストパターンを除去する工程と、
    前記透明基板上及び前記第１半透光膜上に第２半透光膜を形成する工程と、
    前記第２半透光膜上に、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部の形成予定領域、及び前記第２半透光部の形成予定領域をそれぞれ覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
    前記第３レジストパターンをマスクとして前記第２半透光膜をエッチングした後、前記第３レジストパターンを除去し、前記遮光部、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、を有し、
    前記転写パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部が隣接する部分を有し、露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、
    前記多階調フォトマスクを用いて、表面に段差のある被転写体に露光したとき、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光とが、前記段差のある被加工層上に、均一の膜厚のレジストパターンを形成できるように、前記第１半透光部と前記第２半透光部の露光光透過率が設定され、かつ、
    前記第1半透光部と前記第２半透光部の前記露光光に対する位相差が４５度以内に制御される
    ことを特徴とする、表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。
12. 透明基板上に、遮光部、透光部、第１半透光部及び第２半透光部を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されたレジスト膜に露光光を照射して、前記被転写体上にレジストパターンを形成することを含む、表示装置の製造方法であって、
    前記転写パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部が隣接する部分を有し、前記露光光に対する前記第１半透光部の透過率が、前記露光光に対する前記第２半透光部の透過率よりも小さく、
    前記多階調フォトマスクを用いて、段差のある被転写体上に、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記第２半透光部を透過する前記露光光とが、均一の膜厚のレジストパターンを形成できるように、前記第１半透光部と前記第２半透光部の露光光透過率が設定され、かつ、
    前記第1半透光部と前記第２半透光部の前記露光光に対する位相差が４５度以内になるように制御されている
    ことを特徴とする表示装置の製造方法。
13. 前記第1半透光部と前記第２半透光部に対応する領域のレジストパターンを、同時にアッシングにより除去する
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
14. 前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第１半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第１半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
15. 前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との干渉によって形成される光強度が、前記第２半透光部を透過する前記露光光の光強度以上となるように、前記第２半透光部を透過する前記露光光と、前記透光部を透過する前記露光光との位相差を制御する
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の表示装置の製造方法。