JP4816197B2 - Gradation mask and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置等の製造過程において、ハーフトーン露光に好適に用いられる階調マスクおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a gradation mask suitably used for halftone exposure in a manufacturing process of a display device or the like and a manufacturing method thereof.

階調マスクは、露光光を実質的に遮光する遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とを用い、光を透過する透過領域と、光を透過しない遮光領域と、透過する光の量が調整された半透明領域とを有することにより、階調を出すマスクである(特許文献1参照)。   The gradation mask uses a light-shielding film that substantially shields exposure light and a semi-transparent film that transmits exposure light at a desired transmittance, a light-transmitting region, a light-shielding region that does not transmit light, This is a mask for producing gradation by having a translucent region in which the amount of transmitted light is adjusted (see Patent Document 1).

この階調マスクの製造方法としては、種々の方法を挙げることができる。例えば、(1)透明基板上に遮光膜が成膜されたマスクブランクを使用し、遮光膜をパターニングした後に遮光膜パターン上に半透明膜を成膜し、さらにパターニングする方法、(2)透明基板上に半透明膜および遮光膜が積層されたマスクブランクを使用し、2回のパターニングを行う方法などが挙げられる(特許文献2参照)。   As a method for manufacturing the gradation mask, various methods can be exemplified. For example, (1) a method of using a mask blank having a light shielding film formed on a transparent substrate, patterning the light shielding film, forming a semitransparent film on the light shielding film pattern, and further patterning, (2) transparent Examples include a method of patterning twice using a mask blank in which a translucent film and a light shielding film are laminated on a substrate (see Patent Document 2).

上記(1)の方法では、1回目のパターニングにて遮光膜をエッチングし、2回目のパターニングにて半透明膜および遮光膜を一度にエッチングすることにより、階調マスクを作製できる。また、1回目のパターニングにて遮光膜をエッチングし、2回目のパターニングにて半透明膜のみエッチングすることによっても、階調マスクを作製できる。   In the method (1), the gradation mask can be produced by etching the light shielding film by the first patterning and etching the translucent film and the light shielding film at the same time by the second patterning. The gradation mask can also be produced by etching the light shielding film by the first patterning and etching only the semitransparent film by the second patterning.

上記(2)の方法では、1回目のパターニングにて遮光膜および半透明膜を一度にエッチングし、2回目のパターニングにて遮光膜のみをエッチングすることにより、階調マスクを作製できる。また、1回目のパターニングにて遮光膜のみをエッチングし、2回目のパターニングにて遮光膜および半透明膜を一度にエッチングすることにより、階調マスクを作製できる。   In the method (2), the gradation mask can be produced by etching the light-shielding film and the semi-transparent film at a time in the first patterning and etching only the light-shielding film in the second patterning. Further, the gradation mask can be manufactured by etching only the light shielding film in the first patterning and etching the light shielding film and the translucent film at the same time in the second patterning.

しかしながら、このように複数回のパターニングを必要とする階調マスクの製造方法においては、2回目のパターニングの際に各パターンのアライメントがずれてしまい、各パターンの相対位置精度を保つのが困難である。   However, in such a method of manufacturing a gradation mask that requires multiple times of patterning, the alignment of each pattern is shifted during the second patterning, and it is difficult to maintain the relative positional accuracy of each pattern. is there.

なお、特許文献2には、上記(1)の方法のうち、1回目のパターニングにて遮光膜をエッチングし、2回目のパターニングにて半透明膜のみエッチングする方法では、遮光膜および半透明膜を別々にエッチングするので、アライメントの位置精度のずれにより、遮光膜パターンの端部と半透明膜パターンの端部の位置が異なっている階調マスクが開示されている。しかしながら、具体的な階調マスクの構成および製造方法については、詳しく述べられていない。   In Patent Document 2, in the method (1), the light shielding film is etched by the first patterning and only the semitransparent film is etched by the second patterning. Are separately etched, and therefore, a gradation mask is disclosed in which the positions of the end portions of the light-shielding film pattern and the end portions of the semitransparent film pattern are different due to the deviation of the alignment positional accuracy. However, a specific gradation mask configuration and manufacturing method are not described in detail.

特開2002−189280公報JP 2002-189280 A 特開2006−18001公報JP 2006-18001 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、階調マスクを高精度に作製することができる階調マスクの製造方法、およびそれにより得られる高精度な階調マスクを提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method of manufacturing a gradation mask capable of manufacturing a gradation mask with high accuracy, and a high-accuracy gradation mask obtained thereby. The main purpose.

本発明は、上記目的を達成するために、透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とがこの順に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有する階調マスクであって、上記遮光領域および上記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、上記境界部分の近傍にて、上記半透明膜のパターンの少なくとも一辺が上記遮光膜のパターン上に配置されており、上記遮光膜および上記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有することを特徴とする階調マスクを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a light shielding region in which a light shielding film and a translucent film having a transmittance adjusting function are stacked in this order on a transparent substrate, and the light shielding film is provided on the transparent substrate. A gradation mask having a translucent region in which only the translucent film is provided on the transparent substrate and a transmissive region in which neither the light-shielding film nor the translucent film is provided on the transparent substrate. The light-shielding region and the semi-transparent region have at least a boundary portion that contacts at least one side, and at least one side of the pattern of the semi-transparent film is disposed on the pattern of the light-shielding film in the vicinity of the boundary portion. And providing a gradation mask characterized in that the light-shielding film and the translucent film contain different kinds of metals.

本発明の階調マスクにおいては、遮光領域および半透明領域が少なくとも一辺で接しており、遮光領域および半透明領域が接する境界部分の近傍にて、半透明膜のパターンの少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されているので、遮光膜のパターンの端部と半透明膜のパターンの端部とが一致していないということができる。このような階調マスクの製造過程においては、半透明膜のみをパターニングする工程が行われると想定される。遮光膜および半透明膜は異種の金属を含有しているので、半透明膜のみを選択的にエッチングすることができる。そのため、半透明膜のパターニングの際にアライメントがずれたとしても、半透明膜のみがエッチングされ、遮光膜はエッチングされないので、遮光膜のパターンの形状は変化しない。したがって、遮光膜のパターンの寸法精度を保証することができる。   In the gradation mask of the present invention, the light-shielding region and the semi-transparent region are in contact with each other at least on one side, and at least one side of the semi-transparent film pattern is the light-shielding film in the vicinity of the boundary portion where the light-shielding region and the semi-transparent region are in contact with each other. Since it is arranged on the pattern, it can be said that the end of the pattern of the light shielding film and the end of the pattern of the semi-transparent film do not match. In such a gradation mask manufacturing process, it is assumed that a process of patterning only the semitransparent film is performed. Since the light shielding film and the semi-transparent film contain different kinds of metals, only the semi-transparent film can be selectively etched. Therefore, even if the alignment is shifted during patterning of the semitransparent film, only the semitransparent film is etched and the light shielding film is not etched, so that the pattern shape of the light shielding film does not change. Therefore, the dimensional accuracy of the pattern of the light shielding film can be guaranteed.

上記発明においては、上記半透明膜が上記遮光膜に対してエッチング選択性を有することが好ましい。これにより、階調マスクを製造する際に、半透明膜のみを容易に選択的にエッチングすることができるからである。また、半透明膜のみを選択的にエッチングすることができるため、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、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、半透明膜のみを除去して、リサイクルすることが可能となるからである。   In the said invention, it is preferable that the said semi-transparent film | membrane has an etching selectivity with respect to the said light shielding film. This is because only the semi-transparent film can be easily and selectively etched when manufacturing the gradation mask. In addition, since only the semitransparent film can be selectively etched, it may cause misalignment, particles during the semitransparent film formation, or peeling, dirt adhesion, patterning unevenness, etc. during patterning of the semitransparent film. This is because even if a defect occurs in the pattern of the semitransparent film, only the semitransparent film can be removed and recycled.

また本発明は、透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、上記遮光領域および上記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、上記遮光膜および上記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有する階調マスクの製造方法であって、上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、上記遮光膜をエッチングして、上記遮光膜をパターニングする第1パターニング工程と、上記遮光膜および上記半透明膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が上記遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、上記半透明膜のみをエッチングして、上記半透明膜のみをパターニングする第2パターニング工程とを有することを特徴とする階調マスクの製造方法を提供する。   According to the present invention, a light-shielding film and a translucent film having a transmittance adjusting function are laminated in random order on a transparent substrate, the light-shielding region in which the light-shielding film is provided on the transparent substrate, and the above-mentioned on the transparent substrate. A semi-transparent region provided with only a semi-transparent film, and a transmissive region where neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, wherein the light-shielding region and the semi-transparent region are at least A method of manufacturing a gradation mask having at least a boundary part in contact with one side, wherein the light shielding film and the translucent film contain different types of metals, applying a resist on the light shielding film, exposing, A first patterning step of patterning the light shielding film by etching the light shielding film, applying a resist on the light shielding film and the translucent film, and exposing at least one side of the light shielding film on the light shielding film. And a second patterning step of patterning only the semi-transparent film by exposing so as to be disposed on the screen, and etching only the semi-transparent film. To do.

本発明によれば、第2パターニング工程にて半透明膜のみをパターニングするため、得られる階調マスクにおける遮光領域は、第1パターニング工程にて形成された遮光膜のパターンにより画定される。したがって、第2パターニング工程にてアライメントがずれたとしても、遮光領域の寸法精度は保証されるため、階調マスクを高精度に作製することが可能である。また、遮光膜および半透明膜が異種の金属を含有しているので、半透明膜のみを選択的にエッチングすることができる。このため、アライメントがずれたり、あるいは、半透明膜の成膜時にパーティクルが発生したり、あるいは、半透明膜のパターニング時に半透明膜が剥がれたり、半透明膜に汚れが付着したり、パターニングにむらが生じたりしても、第2パターニング工程後に半透明膜のみを除去することができ、リサイクルが可能である。   According to the present invention, since only the translucent film is patterned in the second patterning step, the light shielding region in the obtained gradation mask is defined by the pattern of the light shielding film formed in the first patterning step. Therefore, even if the alignment is shifted in the second patterning step, the dimensional accuracy of the light shielding region is guaranteed, so that the gradation mask can be manufactured with high accuracy. Moreover, since the light shielding film and the semitransparent film contain different metals, only the semitransparent film can be selectively etched. For this reason, the alignment is shifted, or particles are generated when the semitransparent film is formed, or the semitransparent film is peeled off during patterning of the semitransparent film, or the semitransparent film is contaminated. Even if unevenness occurs, only the semitransparent film can be removed after the second patterning step, and recycling is possible.

上記発明においては、上記第1パターニング工程は、上記透明基板上に上記遮光膜が成膜されたマスクブランクを用いて、上記遮光膜をパターニングする工程であり、上記第1パターニング工程と上記第2パターニング工程との間に、上記遮光膜のパターンが形成された透明基板の全面に上記半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程が行われてもよい。この場合、第2パターニング工程でのエッチング選択比のみを考慮すればよいので、比較的簡便な工程で階調マスクを作製することができる。   In the above invention, the first patterning step is a step of patterning the light shielding film using a mask blank in which the light shielding film is formed on the transparent substrate. The first patterning step and the second patterning step are performed. Between the patterning step, a semi-transparent film forming step for forming the semi-transparent film on the entire surface of the transparent substrate on which the light shielding film pattern is formed may be performed. In this case, since only the etching selectivity in the second patterning process needs to be considered, the gradation mask can be manufactured by a relatively simple process.

また、上記第1パターニング工程は、上記透明基板上に上記半透明膜および上記遮光膜がこの順に成膜されたマスクブランクを用いて、上記遮光膜のみをパターニングする工程であってもよい。この場合、階調マスクの製造工程の途中で半透明膜成膜工程を行う必要がないので、半透明膜の成膜時のリスク(欠陥や汚れなど)を低減することができる。   Further, the first patterning step may be a step of patterning only the light shielding film using a mask blank in which the translucent film and the light shielding film are formed in this order on the transparent substrate. In this case, it is not necessary to perform a semitransparent film forming step in the middle of the manufacturing process of the gradation mask, so that risks (defects, dirt, etc.) at the time of forming the semitransparent film can be reduced.

本発明によれば、第2パターニング工程にて半透明膜のみをパターニングするため、得られる階調マスクにおける遮光領域は、第1パターニング工程にて形成された遮光膜のパターンにより画定される。このため、第2パターニング工程にてアライメントがずれたとしても、遮光膜のパターンおよび遮光領域の寸法精度を保証することが可能であり、高精度な階調マスクを得ることが可能である。   According to the present invention, since only the translucent film is patterned in the second patterning step, the light shielding region in the obtained gradation mask is defined by the pattern of the light shielding film formed in the first patterning step. For this reason, even if the alignment is shifted in the second patterning step, it is possible to ensure the dimensional accuracy of the pattern of the light shielding film and the light shielding region, and it is possible to obtain a highly accurate gradation mask.

以下、本発明の階調マスクおよびその製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the gradation mask of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail.

A.階調マスク
本発明の階調マスクは、透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とがこの順に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有する階調マスクであって、上記遮光領域および上記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、上記境界部分の近傍にて、上記半透明膜のパターンの少なくとも一辺が上記遮光膜のパターン上に配置されており、上記遮光膜および上記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有することを特徴とするものである。
A. Gradation mask The gradation mask of the present invention includes a light shielding region in which a light shielding film and a translucent film having a transmittance adjusting function are stacked in this order on a transparent substrate, and the light shielding film is provided on the transparent substrate, A gradation mask having a translucent region in which only the translucent film is provided on the transparent substrate, and a transmissive region in which neither the light-shielding film nor the translucent film is provided on the transparent substrate. The light-shielding region and the semi-transparent region have at least a boundary part that contacts at least one side, and at least one side of the pattern of the semi-transparent film is disposed on the pattern of the light-shielding film in the vicinity of the boundary part. The light-shielding film and the translucent film contain different types of metals.

本発明の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の階調マスクの一例を示す平面図であり、図2は図1のA−A線断面図である。図1および図2に例示するように、階調マスク1は、透明基板2上に遮光膜3および半透明膜4がこの順に積層され、遮光膜3が長方形および凹字型のパターン状に形成され、半透明膜4が凹字型のパターン状に形成されたものである。遮光膜3は実質的に露光光を透過しないものであり、半透明膜4は透過率調整機能を有している。また、遮光膜および半透明膜は異種の金属を含有している。なお、図1において、遮光膜の一部は破線で示されている。
The gradation mask of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an example of the gradation mask of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As illustrated in FIGS. 1 and 2, in the gradation mask 1, a light shielding film 3 and a semitransparent film 4 are laminated in this order on a transparent substrate 2, and the light shielding film 3 is formed in a rectangular and concave pattern. The translucent film 4 is formed in a concave pattern. The light shielding film 3 substantially does not transmit exposure light, and the translucent film 4 has a transmittance adjusting function. Further, the light shielding film and the semi-transparent film contain different metals. In FIG. 1, a part of the light shielding film is indicated by a broken line.

階調マスク1においては、透明基板2上に遮光膜3が設けられた遮光領域11と、透明基板2上に半透明膜4のみが設けられた半透明領域12と、透明基板2上に半透明膜4および遮光膜3のいずれも設けられていない透過領域13とが混在している。遮光領域11は長方形および凹字型の形状を有し、半透明領域12は凹字型の形状を有している。凹字型の半透明領域12は、長方形および凹字型の遮光領域11と接しており、具体的には、凹字型の半透明領域12の三辺と凹字型の遮光領域11の三辺とが接し、凹字型の半透明領域12の三辺と長方形の遮光領域11の三辺とが接している。そして、遮光領域11および半透明領域12が接する境界部分bの近傍では、凹字型の半透明膜4のパターンの三辺が凹字型の遮光膜3のパターン上に配置され、凹字型の半透明膜4のパターンの三辺が長方形の遮光膜3のパターン上に配置されている。すなわち、半透明膜4のパターンの端部と遮光膜3のパターンの端部とが一致していない。   In the gradation mask 1, a light shielding region 11 in which a light shielding film 3 is provided on a transparent substrate 2, a semitransparent region 12 in which only a semitransparent film 4 is provided on the transparent substrate 2, and a semi-transparent region on the transparent substrate 2. A transparent region 4 in which neither the transparent film 4 nor the light shielding film 3 is provided is mixed. The light shielding region 11 has a rectangular shape and a concave shape, and the translucent region 12 has a concave shape. The concave translucent region 12 is in contact with the rectangular and concave light-shielding regions 11, specifically, three sides of the concave translucent region 12 and three of the concave light-shielding regions 11. The sides are in contact, and the three sides of the concave translucent region 12 are in contact with the three sides of the rectangular light-shielding region 11. Then, in the vicinity of the boundary portion b where the light shielding region 11 and the semitransparent region 12 are in contact, the three sides of the pattern of the concave translucent film 4 are arranged on the pattern of the concave light shielding film 3 to form the concave shape. Three sides of the pattern of the semi-transparent film 4 are arranged on the pattern of the rectangular light-shielding film 3. That is, the end of the pattern of the semitransparent film 4 and the end of the pattern of the light shielding film 3 do not match.

本発明の階調マスクの製造方法の一例を図3および図4に示す。図4(a)〜(e)はそれぞれ図3(a)〜(e)のB−B線断面図である。
図1に例示する階調マスク1を製造するには、まず、透明基板2上に遮光膜3aが成膜されたマスクブランクを準備し、遮光膜3a上に第1レジスト膜21を形成し、パターン露光し、現像および遮光膜3aのエッチングを行う(図3(a)および図4(a))。これにより、透明基板2上に長方形および凹字型の遮光膜パターン3bを形成する(図3(b)および図4(b))。次いで、長方形および凹字型の遮光膜パターン3bを覆うように透明基板2上に半透明膜4aを成膜する(図3(c)および図4(c))。そして、半透明膜4a上に第2レジスト膜25を形成し、パターン露光し、現像および半透明膜4aのエッチングを行う(図3(d)および図4(d))。これにより、透明基板2および遮光膜3の上に凹字型の半透明膜パターン4bを形成する(図3(e)および図4(e))。
なお、図3において、第1レジスト膜および第2レジスト膜は省略されており、遮光膜の一部は破線で示されている。
An example of a method for manufacturing a gradation mask according to the present invention is shown in FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views taken along the line BB of FIGS. 3A to 3E, respectively.
In order to manufacture the gradation mask 1 illustrated in FIG. 1, first, a mask blank having a light shielding film 3a formed on a transparent substrate 2 is prepared, and a first resist film 21 is formed on the light shielding film 3a. Pattern exposure is performed, and development and etching of the light-shielding film 3a are performed (FIGS. 3A and 4A). As a result, rectangular and concave light-shielding film patterns 3b are formed on the transparent substrate 2 (FIGS. 3B and 4B). Next, a semi-transparent film 4a is formed on the transparent substrate 2 so as to cover the rectangular and concave light-shielding film patterns 3b (FIGS. 3C and 4C). Then, a second resist film 25 is formed on the semitransparent film 4a, pattern exposure is performed, and development and etching of the semitransparent film 4a are performed (FIGS. 3D and 4D). Thereby, a concave translucent film pattern 4b is formed on the transparent substrate 2 and the light shielding film 3 (FIGS. 3E and 4E).
In FIG. 3, the first resist film and the second resist film are omitted, and a part of the light shielding film is indicated by a broken line.

一般に、階調マスクを製造する過程において、上記のようにパターン露光を2回行う場合には、1回目のパターニング(図3に示す例においては遮光膜のパターニング)と2回目のパターニング(図3に示す例においては半透明膜のパターニング)とで、アライメントが困難である。   In general, when pattern exposure is performed twice as described above in the process of manufacturing a gradation mask, the first patterning (patterning of a light shielding film in the example shown in FIG. 3) and the second patterning (FIG. 3). In the example shown in (2), alignment is difficult due to the patterning of the translucent film.

従来の階調マスクの製造方法の一例を図5および図6に示す。図6(a)〜(e)はそれぞれ図5(a)〜(e)のB−B線断面図である。
まず、透明基板52上に遮光膜53aが成膜されたマスクブランクを準備し、遮光膜53a上に第1レジスト膜61を形成し、パターン露光し、現像および遮光膜53aのエッチングを行う(図5(a)および図6(a))。これにより、透明基板2上に凹字型の開口部を有する遮光膜パターン53bを形成する(図5(b)および図6(b))。次いで、遮光膜パターン53bを覆うように透明基板52上に半透明膜54aを成膜する(図5(c)および図6(c))。そして、半透明膜54a上に第2レジスト膜65を形成し、パターン露光し、現像ならびに半透明膜54aおよび遮光膜パターン53bのエッチングを行う(図5(d)および図6(d))。これにより、透明基板2上に長方形および凹字型の遮光膜パターン53cと、凸字型の半透明膜パターン54bとを形成する(図5(e)および図6(e))。
なお、図5において、第1レジスト膜および第2レジスト膜は省略されており、遮光膜の一部は破線で示されている。
An example of a conventional gradation mask manufacturing method is shown in FIGS. FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views taken along the line BB of FIGS. 5A to 5E, respectively.
First, a mask blank having a light shielding film 53a formed on a transparent substrate 52 is prepared, a first resist film 61 is formed on the light shielding film 53a, pattern exposure is performed, and development and etching of the light shielding film 53a are performed (FIG. 5 (a) and FIG. 6 (a)). As a result, a light shielding film pattern 53b having a concave opening is formed on the transparent substrate 2 (FIGS. 5B and 6B). Next, a semi-transparent film 54a is formed on the transparent substrate 52 so as to cover the light shielding film pattern 53b (FIGS. 5C and 6C). Then, a second resist film 65 is formed on the semitransparent film 54a, pattern exposure is performed, and development and etching of the semitransparent film 54a and the light shielding film pattern 53b are performed (FIGS. 5D and 6D). As a result, rectangular and concave light-shielding film patterns 53c and convex semi-transparent film patterns 54b are formed on the transparent substrate 2 (FIGS. 5E and 6E).
In FIG. 5, the first resist film and the second resist film are omitted, and a part of the light shielding film is indicated by a broken line.

このような階調マスクの製造過程においては、1回目のパターニングの際に遮光膜の一部をエッチングし、2回目のパターニングの際に半透明膜および遮光膜を一度にエッチングするので、図5(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域68(太線の枠外)が前後左右にずれると、例えば図7(a)および(b)に示すように遮光膜パターン53cの形状が変化し、図7(c)および(d)に示すように遮光領域71の形状も変化してしまう。なお、図7(a)、(b)において遮光膜は破線で示されており、図7(c)、(d)において透明基板、遮光膜および半透明膜は省略され、遮光領域、半透明領域および透過領域が示されている。   In the manufacturing process of such a gradation mask, a part of the light shielding film is etched at the time of the first patterning, and the translucent film and the light shielding film are etched at the time of the second patterning. When the exposure region 68 (outside the bold frame) at the time of the second patterning as shown in (d) shifts from front to back and from side to side, for example, the shape of the light shielding film pattern 53c is changed as shown in FIGS. As shown in FIGS. 7C and 7D, the shape of the light shielding region 71 is also changed. In FIGS. 7A and 7B, the light shielding film is indicated by a broken line. In FIGS. 7C and 7D, the transparent substrate, the light shielding film, and the semitransparent film are omitted, and the light shielding region and the semitransparent film are omitted. Regions and transmissive regions are shown.

例えば、図5(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の左方向にシフトすると、図7(a)に示すように遮光膜パターン53cが長方形および凹字型が連結されたような形状になる。この場合、図7(c)に示すように、遮光領域71の形状も変化する。また例えば、図5(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の上方向にシフトすると、図7(b)に示すように遮光膜パターン53cが2つの矩形がずれて連結されたような形状、および部分的に線幅の異なる凹字型の形状になる。この場合、図7(d)に示すように、遮光領域71の形状も変化する。図7(c)および(d)のいずれの場合においても、半透明領域72および透過領域73の形状はほとんど変化しないが、遮光領域71の形状が大幅に変化するので、補正が必要となる。   For example, when the exposure area at the time of the second patterning as shown in FIG. 5D is shifted to the left in the figure, the light shielding film pattern 53c is connected in a rectangular shape and a concave shape as shown in FIG. 7A. It becomes the shape that was done. In this case, as shown in FIG. 7C, the shape of the light shielding region 71 also changes. Further, for example, when the exposure area at the time of the second patterning as shown in FIG. 5D is shifted upward in the figure, the light shielding film pattern 53c is shifted from the two rectangles as shown in FIG. 7B. It becomes a shape that is connected and a concave shape that partially differs in line width. In this case, as shown in FIG. 7D, the shape of the light shielding region 71 also changes. In either case of FIGS. 7C and 7D, the shapes of the semi-transparent region 72 and the transmissive region 73 hardly change, but the shape of the light-shielding region 71 changes greatly, so that correction is necessary.

これに対し、本発明の階調マスクの製造過程においては、1回目のパターニングの際にあらかじめ遮光膜のパターンを形成し、2回目のパターニングの際に半透明膜のみをエッチングするので、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域28(太線の枠外)が前後左右にずれた場合であっても、例えば図8(a)〜(c)に示すように遮光膜パターン3bの形状は変化せず、図8(d)〜(f)に示すように遮光領域11の形状も変化しない。また、2回目のパターニングの際に露光領域28の少なくとも一辺が遮光膜パターン3b上に配置されるように露光するので、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域28が前後左右にずれた場合であっても、例えば図8(d)〜(f)に示すように半透明領域12の形状が変化しにくい。なお、図8(a)〜(c)において遮光膜の一部は破線で示されており、図8(d)〜(f)において透明基板、遮光膜および半透明膜は省略され、遮光領域、半透明領域および透過領域が示されている。   On the other hand, in the manufacturing process of the gradation mask of the present invention, the pattern of the light shielding film is formed in advance at the time of the first patterning, and only the translucent film is etched at the time of the second patterning. Even if the exposure region 28 (outside the thick frame) at the time of the second patterning as shown in (d) is shifted from front to back and from side to side, for example, as shown in FIGS. The shape of the pattern 3b does not change, and the shape of the light shielding region 11 does not change as shown in FIGS. In addition, since exposure is performed so that at least one side of the exposure region 28 is disposed on the light shielding film pattern 3b in the second patterning, the exposure region 28 in the second patterning as shown in FIG. Even when the position is shifted from front to back and from side to side, for example, as shown in FIGS. 8D to 8F, the shape of the translucent region 12 hardly changes. 8A to 8C, a part of the light shielding film is indicated by a broken line. In FIGS. 8D to 8F, the transparent substrate, the light shielding film, and the semitransparent film are omitted, and the light shielding region is omitted. A translucent region and a transmissive region are shown.

例えば、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の右方向にシフトしても、図8(a)に示すように遮光膜パターン3bの形状は変化せず、図8(d)に示すように遮光領域11の形状も変化しない。また例えば、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の左方向にシフトしても、図8(b)に示すように遮光膜パターン3bの形状は変化せず、図8(e)に示すように遮光領域11の形状も変化しない。さらに例えば、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の上方向にシフトしても、図8(b)に示すように遮光膜パターン3bの形状は変化せず、図8(e)に示すように遮光領域11の形状も変化しない。図8(d)および(e)の場合、半透明領域12の形状はわずかに変化するが、図7(c)および(d)の場合と比較すると、大きな問題にはならないと考えられる。   For example, even if the exposure area in the second patterning as shown in FIG. 3D is shifted to the right in the figure, the shape of the light shielding film pattern 3b does not change as shown in FIG. 8A. As shown in FIG. 8D, the shape of the light shielding region 11 does not change. Further, for example, even if the exposure area in the second patterning as shown in FIG. 3D shifts to the left in the figure, the shape of the light shielding film pattern 3b changes as shown in FIG. 8B. In addition, the shape of the light shielding region 11 does not change as shown in FIG. Furthermore, for example, even if the exposure area at the time of the second patterning as shown in FIG. 3D shifts upward in the figure, the shape of the light shielding film pattern 3b changes as shown in FIG. 8B. In addition, the shape of the light shielding region 11 does not change as shown in FIG. In the case of FIGS. 8D and 8E, the shape of the semi-transparent region 12 slightly changes, but it is considered that it does not become a big problem as compared with the cases of FIGS. 7C and 7D.

したがって、本発明の階調マスクは、遮光膜のパターンおよび遮光領域の寸法精度が保証されたものであり、高精度なものであるという利点を有する。   Therefore, the gradation mask of the present invention has an advantage that the dimensional accuracy of the pattern of the light shielding film and the light shielding region is guaranteed, and is highly accurate.

また本発明においては、遮光膜および半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有しているので、エッチング選択比を向上させることができる。このため、本発明の階調マスクを製造する過程において、半透明膜をエッチングする際に、遮光膜がエッチングされるのを効果的に防ぐことができる。
以下、階調マスクの各構成について説明する。
In the present invention, since the light shielding film and the translucent film contain different types of metals, the etching selectivity can be improved. For this reason, it is possible to effectively prevent the light shielding film from being etched when the semitransparent film is etched in the process of manufacturing the gradation mask of the present invention.
Hereinafter, each configuration of the gradation mask will be described.

1.遮光領域、半透明領域、および透過領域
本発明の階調マスクは、透過率が3段階で段階的に変化するものであり、遮光領域、半透明領域および透過領域を有している。
1. Light-shielding region, translucent region, and transmissive region The gradation mask of the present invention has a transmittance that changes stepwise in three stages, and has a light-shielding region, a translucent region, and a transmissive region.

本発明における遮光領域は、透明基板上に遮光膜が設けられた領域であり、遮光膜のパターンによって確定される。図2に例示するように、遮光領域11では、透明基板2上に少なくとも遮光膜3が形成されていればよく、例えば透明基板2上に遮光膜3のみが形成されていてもよく、透明基板2上に遮光膜3および半透明膜4が形成されていてもよい。   The light shielding region in the present invention is a region where a light shielding film is provided on a transparent substrate, and is determined by the pattern of the light shielding film. As illustrated in FIG. 2, in the light shielding region 11, it is sufficient that at least the light shielding film 3 is formed on the transparent substrate 2. For example, only the light shielding film 3 may be formed on the transparent substrate 2. The light shielding film 3 and the semitransparent film 4 may be formed on the substrate 2.

また、本発明における半透明領域は、透明基板上に半透明膜のみが設けられた領域であり、半透明膜のパターンおよび遮光膜のパターンによって画定される。半透明領域では、透明基板上に半透明膜のみが形成されており、遮光膜は形成されていない。   The translucent region in the present invention is a region in which only a translucent film is provided on a transparent substrate, and is defined by the pattern of the translucent film and the pattern of the light shielding film. In the semi-transparent region, only the semi-transparent film is formed on the transparent substrate, and no light shielding film is formed.

さらに、本発明における透過領域は、透明基板上に遮光膜および半透明膜のいずれも設けられていない領域であり、半透明膜のパターンおよび遮光膜のパターンによって画定される。   Further, the transmission region in the present invention is a region where neither the light shielding film nor the semitransparent film is provided on the transparent substrate, and is defined by the pattern of the semitransparent film and the pattern of the light shielding film.

遮光領域、半透明領域および透過領域の形状としては、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に応じて適宜調整される。遮光領域および半透明領域の形状としては、例えば矩形、円形、L字型、凸字型、凹字型など、種々の形状を挙げることができる。   The shapes of the light shielding region, the semitransparent region, and the transmissive region are not particularly limited, and are appropriately adjusted according to the use of the gradation mask of the present invention. Examples of the shape of the light-shielding region and the translucent region include various shapes such as a rectangle, a circle, an L shape, a convex shape, and a concave shape.

本発明の階調マスクは、遮光領域および半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を有している。ここで、遮光領域および半透明領域が少なくとも一辺で接するとは、図9(a)に例示するように矩形の遮光領域11の一辺と矩形の半透明領域12の一辺とが接している場合だけでなく、図9(b)に例示するようにO字型の遮光領域11の内周と円形の半透明領域12の外周とが接している場合も含まれる。   The gradation mask of the present invention has a boundary portion where the light shielding region and the translucent region are in contact with each other at least on one side. Here, the light-shielding region and the semi-transparent region are in contact with each other at least on one side only when one side of the rectangular light-shielding region 11 and one side of the rectangular semi-transparent region 12 are in contact with each other as illustrated in FIG. Instead, the case where the inner periphery of the O-shaped light-shielding region 11 and the outer periphery of the circular translucent region 12 are in contact with each other as illustrated in FIG. 9B is also included.

遮光領域および半透明領域が複数の角を備える形状を有している場合には、中でも、遮光領域および半透明領域が二辺以上で接していることが好ましい。また、1種の遮光領域が複数種の半透明領域と接している、1種の半透明領域が複数種の遮光領域と接している、あるいは、複数種の半透明領域が複数種の遮光領域と接していることが好ましい。このような場合、従来の階調マスクの製造方法では2回目のパターニングの際にアライメントがずれると遮光領域の形状が変化することが多いが、本発明においては遮光領域の寸法精度が保証されるので有利である。   In the case where the light shielding region and the semitransparent region have a shape having a plurality of corners, it is preferable that the light shielding region and the semitransparent region are in contact with each other at two or more sides. Also, one type of light-shielding region is in contact with multiple types of semi-transparent regions, one type of semi-transparent region is in contact with multiple types of light-shielding regions, or multiple types of semi-transparent regions are multiple types of light-shielding regions It is preferable that it touches. In such a case, in the conventional gradation mask manufacturing method, the shape of the light-shielding region often changes when the alignment is shifted during the second patterning. However, in the present invention, the dimensional accuracy of the light-shielding region is guaranteed. This is advantageous.

階調マスクには、遮光領域および半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分があればよく、半透明領域と接していない遮光領域が存在していてもよい。   The gradation mask only needs to have a boundary portion where the light shielding region and the semi-transparent region are in contact with each other at least on one side, and there may be a light shielding region that is not in contact with the semi-transparent region.

また、遮光領域および半透明領域が接する境界部分の近傍にて、半透明膜のパターンの少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されている。ここで、遮光領域および半透明領域が接する境界部分の近傍にて、半透明膜のパターンの少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されているとは、半透明膜のパターンが、半透明領域よりも広い範囲であり、かつ、半透明領域とこの半透明領域に接している遮光領域とを合わせた領域よりも狭い範囲で形成されていることをいう。例えば図1および図9において、遮光領域11および半透明領域12が接する境界部分bの近傍にて、半透明膜4のパターンは、半透明領域12よりも広い範囲であり、かつ、半透明領域12と半透明領域12に接している2つの遮光領域11とを合わせた領域よりも狭い範囲で形成されている。   Further, at least one side of the pattern of the semitransparent film is disposed on the pattern of the light shielding film in the vicinity of the boundary portion where the light shielding area and the semitransparent area are in contact with each other. Here, in the vicinity of the boundary portion where the light-shielding region and the semi-transparent region are in contact, at least one side of the pattern of the semi-transparent film is disposed on the pattern of the light-shielding film. In other words, it is formed in a wider range and narrower than a region where the semi-transparent region and the light-shielding region in contact with the semi-transparent region are combined. For example, in FIG. 1 and FIG. 9, the pattern of the semitransparent film 4 is wider than the semitransparent region 12 in the vicinity of the boundary portion b where the light shielding region 11 and the semitransparent region 12 are in contact, and the semitransparent region 12 and two light-shielding regions 11 in contact with the semi-transparent region 12 are formed in a narrower range than the combined region.

さらに、半透明膜のパターンの少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されているとは、図9(a)に例示するように矩形の半透明膜4のパターンの一辺が遮光膜3のパターン上に配置されている場合だけでなく、図9(b)に例示するように円形の半透明膜4のパターンの外周が遮光膜3のパターン上に配置されている場合も含まれる。   Further, that at least one side of the pattern of the semitransparent film is arranged on the pattern of the light shielding film means that one side of the pattern of the rectangular semitransparent film 4 is the pattern of the light shielding film 3 as illustrated in FIG. The case where the outer periphery of the pattern of the circular translucent film 4 is arranged on the pattern of the light shielding film 3 as illustrated in FIG.

遮光膜パターンおよび半透明膜パターンが複数の角を備える形状を有している場合には、中でも、半透明膜パターンの二辺以上が遮光膜パターン上に配置されていることが好ましい。また、1種の半透明膜パターンの各辺が複数種の遮光膜パターン上に配置されている、あるいは、複数種の半透明膜パターンの各辺が複数種の遮光膜パターン上に配置されていることが好ましい。このような場合、従来の階調マスクの製造方法では2回目のパターニングの際にアライメントがずれると遮光領域の形状が変化することが多いが、上記の場合と同様に、本発明においては遮光領域の寸法精度が保証されるので有利である。   When the light shielding film pattern and the semitransparent film pattern have a shape having a plurality of corners, it is preferable that two or more sides of the semitransparent film pattern are arranged on the light shielding film pattern. Further, each side of one type of semi-transparent film pattern is arranged on a plurality of types of light-shielding film patterns, or each side of a plurality of types of semi-transparent film patterns is arranged on a plurality of types of light-shielding film patterns. Preferably it is. In such a case, in the conventional gradation mask manufacturing method, the shape of the light-shielding region often changes when the alignment is shifted during the second patterning. This is advantageous because dimensional accuracy is guaranteed.

本発明の階調マスクの製造過程において、アライメントがずれない場合に得られる階調マスクを図3(e)、アライメントがずれた場合に得られる階調マスクを図8に示す。なお、図8(a)〜(c)において遮光膜の一部は破線で示されており、図8(d)〜(f)において透明基板、遮光膜および半透明膜は省略され、遮光領域、半透明領域および透過領域が示されている。
例えば図8(c)、(f)に示すように、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の上下方向にシフトしても、半透明領域12の形状は変化しない。一方、例えば図8(a)、(b)、(d)、(e)に示すように、図3(d)に示すような2回目のパターニングの際の露光領域が図の左右方向にシフトすると、半透明領域12の形状がわずかに変化する。
このように本発明においては、少なくとも一方向に対してアライメントずれによる寸法変化を保証することができる。特に、遮光膜パターンの線幅方向に対するアライメントに余裕をもたせることができる。
FIG. 3E shows a gradation mask obtained when the alignment is not shifted in the manufacturing process of the gradation mask of the present invention, and FIG. 8 shows a gradation mask obtained when the alignment is shifted. 8A to 8C, a part of the light shielding film is indicated by a broken line. In FIGS. 8D to 8F, the transparent substrate, the light shielding film, and the semitransparent film are omitted, and the light shielding region is omitted. A translucent region and a transmissive region are shown.
For example, as shown in FIGS. 8C and 8F, the shape of the semi-transparent region 12 is obtained even if the exposure region in the second patterning as shown in FIG. Does not change. On the other hand, for example, as shown in FIGS. 8A, 8B, 8D, and 8E, the exposure area at the time of the second patterning as shown in FIG. Then, the shape of the semi-transparent region 12 changes slightly.
Thus, in the present invention, it is possible to guarantee a dimensional change due to misalignment in at least one direction. In particular, a margin can be provided for the alignment of the light shielding film pattern in the line width direction.

2.半透明膜
本発明に用いられる半透明膜は、透過率調整機能を有するものであり、後述する遮光膜とは異なる種類の金属を含有するものである。
2. Translucent film The translucent film used in the present invention has a transmittance adjusting function and contains a different type of metal from the light shielding film described later.

半透明膜としては、透過率調整機能を有するものであり、遮光膜とは異なる種類の金属を含有するものであれば特に限定されるものではない。中でも、半透明膜は、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、図4(d)、(e)に例示するように、半透明膜4aのみを容易に選択的にエッチング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。   The translucent film is not particularly limited as long as it has a transmittance adjusting function and contains a different kind of metal from the light shielding film. Especially, it is preferable that a semi-transparent film | membrane has an etching selectivity with respect to a light shielding film. Thereby, as illustrated in FIGS. 4D and 4E, only the semitransparent film 4a can be easily and selectively etched. Also, due to misalignment, particles (such as dust) during semi-transparent film deposition, or peeling, dirt adhesion, patterning unevenness, etc. during patterning of the semi-transparent film, defects in the semi-transparent film pattern Even if the semi-transparent film has etching selectivity with respect to the light-shielding film, only the semi-transparent film can be removed. Therefore, only the semi-transparent film can be removed and recycled. Is possible.

このような半透明膜としては、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。   Examples of such a translucent film include chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, titanium, silicon, nickel, nickel alloy, cobalt, cobalt alloy, and oxide, nitride, and carbide films thereof. .

中でも、半透明膜としては、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロム等のクロム系膜;ニッケルを主成分とするNi−Cu−TiおよびNi−Ta−Cu−Ti、ならびにこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のニッケル合金系膜;コバルトを主成分とするCo−Cu−TiおよびCo−Ta−Cu−Ti、ならびにこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のコバルト合金系膜;ニッケルおよびコバルトを主成分とするNi−Co−Cu−Ti、およびその酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のニッケル−コバルト合金系膜であることが好ましい。   Among them, as the translucent film, chromium-based films such as chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, chromium oxynitride carbide; Ni—Cu—Ti and Ni—Ta—Cu—Ti mainly composed of nickel, And nickel alloy films such as oxides, nitrides, oxynitrides and oxynitride carbides thereof; Co—Cu—Ti and Co—Ta—Cu—Ti containing cobalt as a main component, and oxides and nitrides thereof Cobalt alloy films such as oxides, oxynitrides, oxynitride carbides, etc .; Ni—Co—Cu—Ti mainly composed of nickel and cobalt, and nickel such as oxides, nitrides, oxynitrides, oxynitride carbides, etc. -A cobalt alloy film is preferred.

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。   In the nickel alloy film, the cobalt alloy film, and the nickel-cobalt alloy film, the etching rate can be controlled by adjusting the contents of elements other than nickel and cobalt as main components. For example, when the content of elements other than nickel and cobalt increases, the etching rate decreases. In the oxynitride carbide film, the etching rate can be controlled by adjusting the carbon content. Specifically, the etching rate decreases as the carbon content increases.

半透明膜および遮光膜の好ましい組み合わせとしては、例えば、半透明膜にニッケル合金系膜を用い、遮光膜にクロム系膜を用いた場合、あるいは、半透明膜にクロム系膜を用い、遮光膜にニッケル合金系膜を用いた場合などが挙げられる。この組み合わせの場合には、高いエッチング選択比を実現することができる。   As a preferable combination of the semitransparent film and the light shielding film, for example, when a nickel alloy film is used for the semitransparent film and a chromium film is used for the light shielding film, or a chromium film is used for the semitransparent film, For example, a nickel alloy film is used. In the case of this combination, a high etching selectivity can be realized.

また、半透明膜の波長250nm〜600nmにおける平均透過率は、10%〜60%の範囲内であることが好ましく、より好ましくは20%〜50%の範囲内である。平均透過率が上記範囲未満では、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。   Moreover, it is preferable that the average transmittance | permeability in the wavelength 250nm -600nm of a semi-transparent film | membrane is in the range of 10%-60%, More preferably, it exists in the range of 20%-50%. If the average transmittance is less than the above range, it may be difficult to produce a difference in transmittance between the semi-transparent region and the light shielding region. If the average transmittance exceeds the above range, the transmittance between the semi-transparent region and the transmissive region may be difficult. This is because it may be difficult to produce the difference.

なお、平均透過率は、階調マス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した値を平均することにより算出することができる。装置としては、紫外・可視分光光度計(例えば日立U-4000等)、または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)を用いることができる。   The average transmittance can be calculated by averaging the values obtained by measuring the transmittance of the semitransparent film with the transmittance of the transparent substrate used for the gradation mask as a reference (100%). As the apparatus, an ultraviolet / visible spectrophotometer (for example, Hitachi U-4000) or an apparatus having a photodiode array as a detector (for example, Otsuka Electronics MCPD) can be used.

半透明膜の膜厚としては、透過率調整機能が発揮される膜厚であればよい。具体的には、半透明膜の膜厚は、半透明膜の種類によって異なるものであり、例えばクロム膜の場合は5〜50nm程度であることが好ましく、また酸化クロム膜の場合は5nm〜150nm程度であることが好ましく、さらにニッケル合金系膜、コバルト合金系膜の場合は20nm〜120nm程度であることが好ましい。   The film thickness of the translucent film may be a film thickness that can exhibit the transmittance adjusting function. Specifically, the film thickness of the translucent film varies depending on the type of the translucent film. For example, in the case of a chromium film, it is preferably about 5 to 50 nm, and in the case of a chromium oxide film, the film thickness is 5 nm to 150 nm. In the case of a nickel alloy film or a cobalt alloy film, it is preferably about 20 nm to 120 nm.

半透明膜の透過率はその膜厚により変わるので、膜厚を制御することで所望の透過率を得ることができる。また、半透明膜が酸素、窒素、炭素などを含む場合は、その透過率は組成により変わるので、膜厚と組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率を実現できる。例えば、酸素の含有量が多くなるにつれて透過率が高くなり、同様に、窒素の含有量が多くなるにつれて透過率が高くなる。窒素は、酸素と比較すると透過率が高くなる効果が小さいので、透過率をより微妙に調整する場合には、窒素の含有量を調整するとよい。   Since the transmissivity of the translucent film varies depending on the film thickness, the desired transmissivity can be obtained by controlling the film thickness. Further, when the translucent film contains oxygen, nitrogen, carbon or the like, the transmittance varies depending on the composition. Therefore, the desired transmittance can be realized by simultaneously controlling the film thickness and the composition. For example, the transmittance increases as the oxygen content increases, and similarly, the transmittance increases as the nitrogen content increases. Nitrogen has a small effect of increasing the transmittance as compared with oxygen. Therefore, when the transmittance is adjusted more finely, the nitrogen content may be adjusted.

また、半透明膜のパターンの形状は、上述したように遮光領域および半透明領域が接する境界部分の近傍にて、半透明膜のパターンの少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されるように調整され、かつ目的とする半透明領域の形状に応じて適宜選択される。   Further, the shape of the pattern of the semitransparent film is such that at least one side of the pattern of the semitransparent film is arranged on the pattern of the light shielding film in the vicinity of the boundary portion where the light shielding region and the semitransparent region are in contact as described above. It is appropriately selected according to the shape of the adjusted translucent region.

半透明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。例えばスパッタリング法を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Arガス等のキャリアガス、酸素(炭酸)ガス、窒素ガスを反応装置内に導入し、Crターゲットを用いた反応性スパッタリング法にて酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Arガス、酸素(炭酸)ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。   As a method for forming the translucent film, for example, a physical vapor deposition method (PVD) such as a sputtering method, an ion plating method, or a vacuum vapor deposition method is used. For example, when forming a chromium oxynitride chromium carbide film using a sputtering method, a reactive gas sputtering method using a Cr target by introducing a carrier gas such as Ar gas, oxygen (carbonic acid) gas, or nitrogen gas into the reactor. Thus, a chromium oxynitride carbide carbide film can be formed. At this time, the composition of the chromium oxynitride carbide film can be controlled by controlling the flow rates of Ar gas, oxygen (carbonic acid) gas, and nitrogen gas.

3.遮光膜
本発明に用いられる遮光膜は、実質的に露光光を透過しないものであり、上記半透明膜とは異なる種類の金属を含有するものである。
3. Light-shielding film The light-shielding film used in the present invention substantially does not transmit exposure light, and contains a different kind of metal from the semitransparent film.

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を用いることができる。遮光膜としては、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、遮光膜として、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。   As the light shielding film, a light shielding film generally used for a photomask can be used. Examples of the light shielding film include films of chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, silicon oxide, silicon oxynitride, titanium, and the like. Further, as the light-shielding film, a nickel alloy, a cobalt alloy, a nickel-cobalt alloy, and films of these oxides, nitrides, oxynitrides, oxynitride carbides, and the like can also be used.

中でも、遮光膜としては、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜;ニッケルを主成分とするNi−Cu−TiおよびNi−Ta−Cu−Ti、ならびにこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のニッケル合金系膜;コバルトを主成分とするCo−Cu−TiおよびCo−Ta−Cu−Ti、ならびにこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のコバルト合金系膜;ニッケルおよびコバルトを主成分とするNi−Co−Cu−Ti、およびその酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等のニッケル−コバルト合金系膜が好適に用いられる。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。   Among them, examples of the light-shielding film include chromium-based films such as chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride; Ni—Cu—Ti and Ni—Ta—Cu—Ti mainly composed of nickel, and oxides thereof. Nickel alloy films such as nitride, oxynitride, oxynitride carbide, etc .; Co—Cu—Ti and Co—Ta—Cu—Ti mainly composed of cobalt, and oxides, nitrides, oxynitrides thereof, Cobalt alloy films such as oxynitride carbides; Ni—Co—Cu—Ti mainly composed of nickel and cobalt, and nickel-cobalt alloy films such as oxides, nitrides, oxynitrides and oxynitride carbides thereof Preferably used. The chromium film may be a single layer or may be a laminate of two or more layers.

また、遮光膜の露光波長における平均透過率は0.1%以下であることが好ましい。なお、平均透過率の測定方法については、上記半透明膜の項に記載した方法と同様である。   Moreover, it is preferable that the average transmittance | permeability in the exposure wavelength of a light shielding film is 0.1% or less. In addition, about the measuring method of average transmittance | permeability, it is the same as that of the method described in the term of the said semi-transparent film | membrane.

遮光膜の膜厚としては、特に限定されるものではなく、遮光膜の種類によって異なるものであるが、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。   The film thickness of the light shielding film is not particularly limited, and varies depending on the type of the light shielding film. For example, in the case of a chromium film, it is preferably about 50 nm to 150 nm.

また、遮光膜のパターンの形状は、目的とする遮光領域の形状に応じて適宜選択される。   The shape of the light shielding film pattern is appropriately selected according to the shape of the target light shielding region.

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。   As a method for forming the light shielding film, for example, a physical vapor deposition method (PVD) such as a sputtering method, an ion plating method, or a vacuum vapor deposition method is used.

4.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。透明基板としては、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). Transparent substrate The substrate generally used for a photomask can be used for the transparent substrate used for this invention. As the transparent substrate, for example, optically polished low expansion glass such as borosilicate glass and aluminoborosilicate glass, quartz glass, synthetic quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, soda lime glass, white sapphire and the like are not flexible. A transparent rigid material, or a transparent flexible material having flexibility such as a transparent resin film or an optical resin film can be used. Among them, quartz glass is a material having a small coefficient of thermal expansion, and is excellent in dimensional stability and characteristics in high-temperature heat treatment.

5.階調マスク
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用いることにより、本発明の効果を最大限に利用することができる。
5). Gradation mask The gradation mask of the present invention can be used in the manufacture of various products manufactured through an exposure process, such as a lithography method. Among these, the effects of the present invention can be utilized to the maximum when used for manufacturing a display device such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, or a plasma display panel, particularly for manufacturing a large display device.

本発明の階調マスクの用途としては、例えば薄膜トランジスタ(TFT)におけるドレイン電極およびチャンネルの同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサおよび配向制御用突起の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサおよびオーバーコート層の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおける高さの異なるスペーサの同時形成、半透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおける透過部用着色層および反射部用着色層の同時形成、有機EL表示装置または有機EL表示装置用カラーフィルタにおける白色パターン用オーバーコート層および赤色・緑色・青色パターン用オーバーコート層の同時形成などを挙げることができる。   Applications of the gradation mask of the present invention include, for example, simultaneous formation of drain electrodes and channels in thin film transistors (TFTs), simultaneous formation of spacers and alignment control protrusions in liquid crystal display devices or color filters for liquid crystal display devices, liquid crystal display devices or Simultaneous formation of spacers and overcoat layers in color filters for liquid crystal display devices, simultaneous formation of spacers of different heights in color filters for liquid crystal display devices or liquid crystal display devices, for transflective liquid crystal display devices or transflective liquid crystal display devices Simultaneous formation of colored layer for transmitting portion and colored layer for reflecting portion in color filter, simultaneous overcoat layer for white pattern and overcoat layer for red / green / blue pattern in color filter for organic EL display device or organic EL display device Cite formation It is possible.

また、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程度とすることができる。   In addition, the size of the gradation mask is appropriately adjusted according to the application. For example, when used for manufacturing a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device, the size is 300 mm × 400 mm to 1,600 mm. It can be about x1,800 mm.

B.階調マスクの製造方法
次に、本発明の階調マスクの製造方法について説明する。
本発明の階調マスクの製造方法は、透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し上記遮光領域および上記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、上記遮光膜および上記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有する階調マスクの製造方法であって、上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、上記遮光膜をエッチングして、上記遮光膜をパターニングする第1パターニング工程と、上記遮光膜および上記半透明膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が上記遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、上記半透明膜のみをエッチングして、上記半透明膜のみをパターニングする第2パターニング工程とを有することを特徴とするものである。
B. Next, a method for manufacturing a gradation mask according to the present invention will be described.
The method for producing a gradation mask of the present invention includes a light shielding region in which a light shielding film and a translucent film having a transmittance adjusting function are stacked in random order on a transparent substrate, and the light shielding region in which the light shielding film is provided on the transparent substrate; The light-shielding region and the semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and the transmission region in which neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. A method of manufacturing a gradation mask having at least a boundary portion where a semi-transparent region is in contact with at least one side, wherein the light-shielding film and the semi-transparent film contain different types of metals, wherein a resist is coated on the light-shielding film And exposing, etching the light shielding film and patterning the light shielding film, applying a resist on the light shielding film and the translucent film, and at least one side of the exposure region Exposed so as to be disposed on the pattern of the light shielding film, by etching only the semi-transparent film, is characterized in that a second patterning step of patterning only the semi-transparent film.

本発明の階調マスクの製造方法としては、遮光膜および半透明膜の積層順により、2つの態様に分けることができる。第1の態様では、透明基板上に遮光膜および半透明膜がこの順に積層され、第2の態様では、透明基板上に半透明膜および遮光膜がこの順に積層される。以下、各態様について説明する。   The method for manufacturing a gradation mask according to the present invention can be divided into two modes according to the order of lamination of the light shielding film and the semitransparent film. In the first aspect, the light shielding film and the semi-transparent film are laminated in this order on the transparent substrate, and in the second aspect, the semi-transparent film and the light shielding film are laminated in this order on the transparent substrate. Hereinafter, each aspect will be described.

1.第1の態様
本発明の階調マスクの製造方法の第1の態様は、透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とがこの順に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、上記遮光領域および上記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、上記遮光膜および上記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有する階調マスクの製造方法であって、
上記透明基板上に上記遮光膜が成膜されたマスクブランクを用いて、上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、上記遮光膜をエッチングして、上記遮光膜をパターニングする第1パターニング工程と、
上記遮光膜のパターンが形成された透明基板の全面に上記半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程と、
上記遮光膜および上記半透明膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が上記遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、上記半透明膜のみをエッチングして、上記半透明膜のみをパターニングする第2パターニング工程と
を有するものである。
1. 1st aspect The 1st aspect of the manufacturing method of the gradation mask of this invention WHEREIN: The light shielding film and the semi-transparent film | membrane which has a transmittance | permeability adjustment function are laminated | stacked in this order on the transparent substrate, The said light shielding is carried out on the said transparent substrate. A light-shielding region provided with a film, a semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and a transmission region in which neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. A shade mask and a semi-transparent region at least having a boundary portion that contacts at least one side, wherein the light-shielding film and the semi-transparent film contain different types of metals. And
A first patterning step of patterning the light-shielding film by applying a resist on the light-shielding film, exposing, etching the light-shielding film, using a mask blank having the light-shielding film formed on the transparent substrate When,
A translucent film forming step of forming the translucent film on the entire surface of the transparent substrate on which the light shielding film pattern is formed;
A resist is applied on the light-shielding film and the semi-transparent film, exposed so that at least one side of an exposure region is arranged on the pattern of the light-shielding film, and only the semi-transparent film is etched, and the semi-transparent film And a second patterning step for patterning only.

図3および図4は、本態様の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。なお、図4は図3のB−B線断面図である。   3 and 4 are process diagrams showing an example of the method of manufacturing the gradation mask of this embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

まず、透明基板2上に遮光膜3aを成膜したマスクブランクを準備する。次いで、遮光膜3a上にポジ型レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第1レジスト膜21を形成した後、パターン露光する(図3(a)および図4(a))。この際、得られる階調マスクにおける半透明領域および透過領域が露光領域24(太線の枠外)となるように、すなわち遮光領域では第1レジスト膜21が残存し、半透明領域および透過領域では第1レジスト膜21が除去されるように露光する。続いて、現像して、第1レジストパターンを形成し、第1レジストパターンより露出している遮光膜3aをエッチングし、残存している第1レジストパターンを除去し、遮光膜パターン3bを形成する(図3(b)および図4(b))。なお、図3(a)、(b)および図4(a)、(b)は第1パターニング工程である。   First, a mask blank having a light shielding film 3a formed on the transparent substrate 2 is prepared. Next, a positive resist is applied on the light-shielding film 3a, baked for a predetermined time after the application, the first resist film 21 is formed, and then pattern exposure is performed (FIGS. 3A and 4A). At this time, the first resist film 21 remains in the semi-transparent region and the transmissive region so that the semi-transparent region and the transmissive region in the obtained gradation mask become the exposure region 24 (outside the thick line frame), that is, in the light-shielding region. 1. Exposure is performed so that the resist film 21 is removed. Subsequently, development is performed to form a first resist pattern, the light shielding film 3a exposed from the first resist pattern is etched, the remaining first resist pattern is removed, and a light shielding film pattern 3b is formed. (FIG. 3 (b) and FIG. 4 (b)). 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B show the first patterning step.

次いで、遮光膜パターン3bが形成された透明基板2の全面に、半透明膜4aを成膜する(図3(c)および図4(c)、半透明膜成膜工程)。   Next, a semi-transparent film 4a is formed on the entire surface of the transparent substrate 2 on which the light-shielding film pattern 3b is formed (FIGS. 3C and 4C, a semi-transparent film forming process).

次に、半透明膜4a上にポジ型レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第2レジスト膜25を形成した後、パターン露光する(図3(d)および図4(d))。この際、露光領域28(太線の枠外)の凹字型の開口部の六辺が遮光膜パターン3b上に配置されるように露光する、すなわち得られる階調マスクにおける半透明領域よりも広い範囲で第2レジスト膜25が残存するように露光する。続いて、現像して、第2レジストパターンを形成し、第2レジストパターンより露出している半透明膜4aをエッチングし、残存している第2レジストパターンを除去し、半透明膜パターン4bを形成する(図3(e)および図4(e))。なお、図3(d)、(e)および図4(d)、(e)は第2パターニング工程である。   Next, a positive resist is applied onto the translucent film 4a, baked for a predetermined time after application, a second resist film 25 is formed, and then pattern exposure is performed (FIGS. 3D and 4D). At this time, the exposure is performed so that the six sides of the concave opening in the exposure region 28 (outside the thick frame) are arranged on the light shielding film pattern 3b, that is, a range wider than the translucent region in the obtained gradation mask. Then, exposure is performed so that the second resist film 25 remains. Subsequently, development is performed to form a second resist pattern, the semitransparent film 4a exposed from the second resist pattern is etched, the remaining second resist pattern is removed, and the semitransparent film pattern 4b is formed. It forms (FIG.3 (e) and FIG.4 (e)). 3D, 3E, 4D, and 4E show the second patterning process.

本態様においては、第1パターニング工程にて遮光膜のみをパターニングし、第2パターニング工程にて半透明膜のみをパターニングし、遮光膜および半透明膜を別々にエッチングする。このため、得られる階調マスクにおける遮光領域は、第1パターニング工程にて形成された遮光膜パターンにより画定される。したがって、第2パターニング工程にてアライメントがずれたとしても、遮光膜のパターンおよび遮光領域の寸法精度が保証されるため、階調マスクを高精度に作製することが可能である。   In this embodiment, only the light shielding film is patterned in the first patterning step, only the semitransparent film is patterned in the second patterning step, and the light shielding film and the semitransparent film are separately etched. For this reason, the light shielding region in the obtained gradation mask is defined by the light shielding film pattern formed in the first patterning step. Therefore, even if the alignment is shifted in the second patterning step, the dimensional accuracy of the pattern of the light shielding film and the light shielding region is guaranteed, so that the gradation mask can be manufactured with high accuracy.

また、本態様においては、第2パターニング工程にて半透明膜のみをパターニングするので、半透明膜のエッチング時に遮光膜がエッチングされないということができる。このため、第2パターニング工程後に半透明膜のみを除去することが可能である。したがって、第2パターニング工程にてアライメントがずれたり、半透明膜が剥がれたり、半透明膜に汚れが付着したり、パターニングにむらが生じたり、あるいは、半透明膜成膜工程にてパーティクルが発生したりしても、半透明膜のみを除去し、再度、半透明膜成膜工程および第2パターニング工程を行うことができる。すなわち、本態様においては、リサイクルが可能である。   Moreover, in this aspect, since only the semi-transparent film is patterned in the second patterning step, it can be said that the light-shielding film is not etched when the semi-transparent film is etched. For this reason, it is possible to remove only the translucent film after the second patterning step. Therefore, the alignment is shifted in the second patterning process, the semitransparent film is peeled off, dirt is attached to the semitransparent film, patterning is uneven, or particles are generated in the semitransparent film forming process. Even if it does, only a semi-transparent film | membrane can be removed and a semi-transparent film | membrane film-forming process and a 2nd patterning process can be performed again. That is, in this embodiment, recycling is possible.

さらに、後述する第2の態様においては、第1パターニング工程にて遮光膜のみをパターニングし、第2パターニング工程にて半透明膜のみをパターニングするので、遮光膜の半透明膜に対するエッチング選択比、および、半透明膜の遮光膜に対するエッチング選択比がとれることが求められる。これに対し、本態様においては、遮光膜の半透明膜に対するエッチング選択比がとれることまでは必要とされないので、第2の態様に比較して、簡便な工程で階調マスクを作製することができる。
以下、本態様の階調マスクの製造方法における各工程について説明する。
Furthermore, in the second mode to be described later, only the light shielding film is patterned in the first patterning step, and only the semitransparent film is patterned in the second patterning step. In addition, it is required that the etching selectivity of the semi-transparent film to the light shielding film be taken. On the other hand, in this embodiment, it is not necessary until the etching selection ratio of the light-shielding film to the semi-transparent film can be obtained, so that it is possible to produce a gradation mask in a simpler process than in the second embodiment. it can.
Hereafter, each process in the manufacturing method of the gradation mask of this aspect is demonstrated.

(1)第1パターニング工程
本態様における第1パターニング工程は、透明基板上に遮光膜が成膜されたマスクブランクを用いて、遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、遮光膜をエッチングして、遮光膜をパターニングする工程である。
(1) 1st patterning process The 1st patterning process in this aspect applies a resist on a light shielding film using the mask blank by which the light shielding film was formed on the transparent substrate, exposed, and etched the light shielding film. In this step, the light shielding film is patterned.

透明基板上に遮光膜として例えばクロム膜が成膜されたマスクブランクは、一般的に使用されているマスクブランクであり、容易に入手可能である。   A mask blank in which, for example, a chromium film is formed as a light-shielding film on a transparent substrate is a commonly used mask blank and is easily available.

本態様に用いられるレジストとしては、ポジ型レジスト(光照射部分が溶解するもの)およびネガ型レジスト(光照射部分が固まるもの)のいずれも用いることができる。ポジ型レジストとしては特に限定されるものではなく、例えばノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型レジスト等が挙げられる。また、ネガ型レジストとしては特に限定されるものではなく、例えば架橋型樹脂をベースとした化学増幅型レジスト、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型レジスト等が挙げられる。   As the resist used in this embodiment, either a positive resist (one in which the light irradiation part dissolves) or a negative resist (one in which the light irradiation part hardens) can be used. The positive resist is not particularly limited, and examples thereof include a chemically amplified resist using a novolac resin as a base resin. The negative resist is not particularly limited. For example, a chemically amplified resist based on a crosslinkable resin, specifically, a chemically amplified resist obtained by adding a crosslinking agent to polyvinylphenol and further adding an acid generator. A resist etc. are mentioned.

遮光膜のパターン露光では、得られる階調マスクにおける遮光領域が形成されるように、すなわち遮光領域ではレジストが残存し、半透明領域および透過領域ではレジストが除去されるように露光する。この際、ポジ型レジストを用いた場合には、半透明領域および透過領域が露光領域となるように露光する。また、ネガ型レジストを用いた場合には、遮光領域が露光領域となるように露光する。   In pattern exposure of the light shielding film, exposure is performed so that a light shielding region in the obtained gradation mask is formed, that is, the resist remains in the light shielding region and the resist is removed in the semitransparent region and the transmission region. At this time, when a positive resist is used, the exposure is performed so that the translucent region and the transmissive region become exposure regions. When a negative resist is used, exposure is performed so that the light shielding area becomes the exposure area.

露光方法としては、例えばエネルギー線の露光量を制御する方法、一定の露光量で重ねて露光する方法等が挙げられる。描画方法としては、特に限定されるものではなく、通常のフォトマスク描画に用いられる電子線描画法、もしくはレーザー描画法等を用いることができる。電子線描画法を用いる場合は、露光量を容易に変換することができる。レーザー描画法を用いる場合は、露光量変換に時間がかかるため、露光量を変えずに重ねて露光してもよい。また、液晶表示装置や有機EL表示装置などの表示装置の大型化、製造時の多面付化に伴い、階調マスクも大型化しているため、表示装置用の階調マスクの作製には主にレーザー描画法が適用される。   Examples of the exposure method include a method of controlling the exposure amount of the energy beam, a method of performing exposure with a constant exposure amount, and the like. The drawing method is not particularly limited, and an electron beam drawing method or a laser drawing method used for normal photomask drawing can be used. When the electron beam drawing method is used, the exposure amount can be easily converted. When the laser drawing method is used, since it takes time to convert the exposure amount, the exposure may be repeated without changing the exposure amount. In addition, with the increase in the size of display devices such as liquid crystal display devices and organic EL display devices, and the increase in the number of facets at the time of manufacture, the tone masks are also increasing in size. Laser drawing method is applied.

この遮光膜のパターン露光の際に、第2パターニング工程におけるパターン露光時に使用するアライメントマークを、透明基板上の非転写領域に複数個描画することができる。   At the time of pattern exposure of the light shielding film, a plurality of alignment marks used at the time of pattern exposure in the second patterning step can be drawn on the non-transfer area on the transparent substrate.

パターン露光後の現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。   Development after pattern exposure can be performed according to a general development method.

遮光膜のエッチング方法としては、例えば硝酸第2セリウムアンモニウム水溶液等によるウェットエッチング、塩素系ガス等によるドライエッチングのいずれも適用することができる。中でも、ウェットエッチングが好ましい。ウェットエッチングはコストや生産効率の点で有利である。また、ウェットエッチングは化学反応で溶解が進行するため、エッチャントを選択することによりエッチング速度を容易に制御できる点からも好ましい。遮光膜がクロム系膜である場合には、硝酸セリウム系ウェットエッチャントが好適に用いられる。   As a method for etching the light shielding film, for example, wet etching using a ceric ammonium nitrate aqueous solution or the like, or dry etching using a chlorine-based gas or the like can be applied. Among these, wet etching is preferable. Wet etching is advantageous in terms of cost and production efficiency. In addition, since the wet etching is dissolved by a chemical reaction, it is preferable from the viewpoint that the etching rate can be easily controlled by selecting an etchant. When the light shielding film is a chromium film, a cerium nitrate wet etchant is preferably used.

レジストの除去方法としては特に限定されるものではなく、通常、酸素プラズマ処理による灰化や、有機アルカリ液による洗浄によって行う。   The method for removing the resist is not particularly limited, and is usually performed by ashing by oxygen plasma treatment or cleaning with an organic alkali solution.

また、本態様においては、第1パターニング工程後に、遮光膜パターンの検査を行う検査工程や、必要に応じて欠陥修正をする修正工程を行ってもよい。遮光膜がクロム膜である場合には、一般的なフォトマスクの検査技術、修正技術を適用することができる。遮光膜パターンの寸法検査、遮光膜パターンの欠陥検査の検査工程や、修正工程を行うことにより、次の工程に欠陥を有する基板が渡るのを防ぎ、良品率が高まり、マスクコスト低減に寄与する。   Moreover, in this aspect, you may perform the inspection process which inspects a light shielding film pattern, and the correction process which corrects a defect as needed after a 1st patterning process. When the light shielding film is a chromium film, a general photomask inspection technique and correction technique can be applied. By performing the inspection process of the dimension of the light-shielding film pattern, the defect inspection of the light-shielding film pattern, and the correction process, it is possible to prevent a substrate having a defect from passing over to the next process, increase the yield of non-defective products, and contribute to reducing the mask cost. .

なお、透明基板および遮光膜については、上記「A.階調マスク」に記載したので、ここでの説明は省略する。   Since the transparent substrate and the light shielding film are described in the above “A. gradation mask”, the description is omitted here.

(2)半透明膜成膜工程
本態様における半透明膜成膜工程は、遮光膜のパターンが形成された透明基板の全面に半透明膜を成膜する工程である。
(2) Translucent film forming step The translucent film forming step in this embodiment is a step of forming a translucent film on the entire surface of the transparent substrate on which the pattern of the light shielding film is formed.

なお、半透明膜の成膜方法およびその他の点については、上記「A.階調マスク」に記載したので、ここでの説明は省略する。   The method for forming the translucent film and other points are described in the above “A. Gradation mask”, and thus the description thereof is omitted here.

(3)第2パターニング工程
本態様における第2パターニング工程は、遮光膜および半透明膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、半透明膜のみをエッチングして、半透明膜のみをパターニングする工程である。
(3) Second patterning step In the second patterning step in this embodiment, a resist is applied on the light shielding film and the semitransparent film, and exposure is performed so that at least one side of the exposure region is disposed on the pattern of the light shielding film. In this step, only the transparent film is etched and only the semi-transparent film is patterned.

半透明膜のパターン露光では、露光領域の少なくとも一辺が遮光膜パターン上に配置されるように露光する。ここで、露光領域の少なくとも一辺が遮光膜パターン上に配置されるように露光するとは、得られる階調マスクにおける半透明領域よりも広い範囲であり、かつ、半透明領域とこの半透明領域に接している遮光領域とを合わせた領域よりも狭い範囲でレジストが残存するように露光することをいう。例えば、ポジ型レジストを用いた場合には、未露光領域が、半透明領域よりも広い範囲であり、かつ、半透明領域とこの半透明領域に接している遮光領域とを合わせた領域よりも狭い範囲となるように露光する。また、ネガ型レジストを用いた場合には、露光領域が、半透明領域よりも広い範囲であり、かつ、半透明領域とこの半透明領域に接している遮光領域とを合わせた領域よりも狭い範囲となるように露光する。   In the pattern exposure of the translucent film, the exposure is performed so that at least one side of the exposure region is arranged on the light shielding film pattern. Here, the exposure so that at least one side of the exposure region is arranged on the light shielding film pattern is a range wider than the translucent region in the obtained gradation mask, and the translucent region and the translucent region The exposure is performed so that the resist remains in a narrower range than the area combined with the light shielding area in contact therewith. For example, when a positive resist is used, the unexposed area is wider than the translucent area, and more than the combined area of the translucent area and the light shielding area in contact with the translucent area. Exposure is performed in a narrow range. When a negative resist is used, the exposure area is wider than the semi-transparent area, and is narrower than the area where the semi-transparent area and the light-shielding area in contact with the semi-transparent area are combined. Exposure to be in range.

さらに、露光領域の少なくとも一辺が遮光膜パターン上に配置されているとは、図9(a)に例示するように矩形の開口部を有する露光領域28(太線の枠外)の矩形の開口部の一辺が遮光膜3のパターン上に配置されている場合だけでなく、図9(b)に例示するように円形の開口部を有する露光領域28(太線の枠外)の円形の開口部の外周が遮光膜3のパターン上に配置されている場合も含まれる。   Furthermore, the fact that at least one side of the exposure region is arranged on the light shielding film pattern means that the rectangular opening of the exposure region 28 (outside the thick line frame) having a rectangular opening as illustrated in FIG. In addition to the case where one side is arranged on the pattern of the light-shielding film 3, as shown in FIG. 9B, the outer periphery of the circular opening in the exposure region 28 (outside the thick frame) having a circular opening is formed. The case where it arrange | positions on the pattern of the light shielding film 3 is also included.

複数の角を備える形状を有する遮光膜パターンおよび半透明膜パターンを形成する場合には、中でも、露光領域の二辺以上が遮光膜パターン上に配置されるように露光することが好ましい。また、1種の露光領域の各辺が複数種の遮光膜パターン上に配置されている、あるいは、複数種の露光領域の各辺が複数種の遮光膜パターン上に配置されていることが好ましい。このような場合、従来の階調マスクの製造方法では2回目のパターニングの際にアライメントがずれると遮光領域の形状が変化することが多いが、本発明においては遮光領域の寸法精度が保証されるので有利である。   When forming a light-shielding film pattern and a semitransparent film pattern having a shape having a plurality of corners, it is preferable to perform exposure so that two or more sides of the exposure region are arranged on the light-shielding film pattern. Further, it is preferable that each side of one type of exposure region is arranged on a plurality of types of light shielding film patterns, or each side of a plurality of types of exposure regions is arranged on a plurality of types of light shielding film patterns. . In such a case, in the conventional gradation mask manufacturing method, the shape of the light-shielding region often changes when the alignment is shifted during the second patterning. However, in the present invention, the dimensional accuracy of the light-shielding region is guaranteed. This is advantageous.

この半透明膜のパターン露光の際、第1パターニング工程にて描画したアライメントマークを検出し、アライメントを行うことができる。   At the time of pattern exposure of the semitransparent film, the alignment mark drawn in the first patterning step can be detected and alignment can be performed.

なお、レジスト、露光方法、および現像方法については、上記第1パターニング工程に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the resist, the exposure method, and the development method are the same as those described in the first patterning step, description thereof is omitted here.

本態様においては、遮光膜および半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有しているので、遮光膜および半透明膜に含有される金属の種類によってエッチング速度が異なることを利用して、半透明膜のエッチング速度を遮光膜のエッチング速度より早くすることができる。これにより、半透明膜のみを選択的にエッチングすることができる。   In this embodiment, since the light-shielding film and the semi-transparent film contain different types of metals, the fact that the etching rate varies depending on the type of metal contained in the light-shielding film and the semi-transparent film makes it semi-transparent. The etching rate of the film can be made faster than the etching rate of the light shielding film. Thereby, only the semitransparent film can be selectively etched.

半透明膜および遮光膜のエッチング速度は、エッチャントを適宜選択することにより容易に制御することができる。例えば、半透明膜がニッケル合金系膜であり、遮光膜がクロム系膜である場合は、エッチャントとしては、塩化鉄(III)溶液、硝酸・酢酸・アセトンの混合液、リン酸・酢酸・硝酸の混合液、リン酸・酢酸・硝酸・水・の混合液が好適に用いられる。硝酸・酢酸・アセトンの混合液での各成分の体積比は、硝酸:酢酸:アセトン=1:1:1が好ましい。リン酸・酢酸・硝酸の混合液での各成分の体積比は、リン酸:酢酸:硝酸=250:20:3が好ましい。リン酸・酢酸・硝酸・水・の混合液での各成分の体積比は、リン酸:酢酸:硝酸:水=16:1:2:1が好ましい。また例えば、半透明膜がコバルト合金系膜であり、遮光膜がクロム系膜である場合は、エッチャントとしては、水酸化ナトリウムと過酸化水素との混合液、過酸化水素が好適に用いられる。なお、水酸化ナトリウムと過酸化水素との混合液については、特開2000−71103公報を参考にすることができる。   The etching rates of the translucent film and the light shielding film can be easily controlled by appropriately selecting an etchant. For example, when the translucent film is a nickel alloy film and the light shielding film is a chromium film, the etchant includes an iron (III) chloride solution, a mixed solution of nitric acid / acetic acid / acetone, phosphoric acid / acetic acid / nitric acid. A mixed solution of phosphoric acid / acetic acid / nitric acid / water is preferably used. The volume ratio of each component in the mixed solution of nitric acid, acetic acid and acetone is preferably nitric acid: acetic acid: acetone = 1: 1: 1. The volume ratio of each component in the mixed solution of phosphoric acid / acetic acid / nitric acid is preferably phosphoric acid: acetic acid: nitric acid = 250: 20: 3. The volume ratio of each component in the mixed solution of phosphoric acid / acetic acid / nitric acid / water is preferably phosphoric acid: acetic acid: nitric acid: water = 16: 1: 2: 1. Further, for example, when the translucent film is a cobalt alloy film and the light shielding film is a chromium film, a mixed liquid of sodium hydroxide and hydrogen peroxide, hydrogen peroxide is preferably used as the etchant. In addition, about the liquid mixture of sodium hydroxide and hydrogen peroxide, Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-71103 can be referred.

また、エッチング選択比を向上させる手段としては、遮光膜にフッ素イオンを注入し、エッチング速度の差をさらに広げる方法や、エッチング技術(エッチング装置、エッチャントなど)を変える方法も用いることができる。なお、フッ素イオンの注入については、特開2005−91855公報を参考にすることができる。   As a means for improving the etching selectivity, there can be used a method in which fluorine ions are implanted into the light shielding film to further increase the difference in etching rate, or a method of changing an etching technique (etching apparatus, etchant, etc.). Note that JP-A-2005-91855 can be referred to for fluorine ion implantation.

なお、エッチングのその他の点およびレジストの除去方法については、上記第1パターニング工程に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Note that the other points of etching and the method of removing the resist are the same as those described in the first patterning step, and a description thereof will be omitted here.

本態様においては、第2パターニング工程後に、遮光膜パターンおよび半透明膜パターンの検査を行う検査工程を行ってもよい。本態様においては、遮光膜のパターンの寸法精度が保証されているが、検査工程を行うことにより、良品率をさらに高めることができる。   In this aspect, after the second patterning step, an inspection step for inspecting the light shielding film pattern and the translucent film pattern may be performed. In this embodiment, the dimensional accuracy of the pattern of the light shielding film is guaranteed, but the yield rate can be further increased by performing the inspection process.

また、検査工程にて、半透明膜パターンの寸法に不具合があったり、半透明膜パターンの欠陥があったりした場合には、この検査工程後に、半透明膜を除去する半透明膜除去工程を行ってもよい。上述したように、本態様においてはリサイクルが可能であるので、半透明膜工程後に、再度、上記の半透明膜成膜工程および第2パターニング工程を行うことにより、階調マスクを再生することができる。これにより、良品率を高めることができ、マスクコストを低減することが可能となる。   In addition, in the inspection process, if there is a defect in the dimension of the semitransparent film pattern or there is a defect in the semitransparent film pattern, a semitransparent film removal process for removing the semitransparent film is performed after this inspection process. You may go. As described above, since this embodiment can be recycled, the gradation mask can be regenerated by performing the semitransparent film forming process and the second patterning process again after the semitransparent film process. it can. As a result, the yield rate can be increased and the mask cost can be reduced.

2.第2の態様
本発明の階調マスクの製造方法の第2の態様は、透明基板上に透過率調整機能を有する半透明膜と遮光膜とがこの順に積層され、上記透明基板上に上記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、上記透明基板上に上記遮光膜および上記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、上記遮光領域および上記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、上記遮光膜および上記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有する階調マスクの製造方法であって、
上記透明基板上に上記半透明膜および上記遮光膜がこの順に成膜されたマスクブランクを用いて、上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、上記遮光膜のみをエッチングして、上記遮光膜のみをパターニングする第1パターニング工程と、
上記半透明膜および上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が上記遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、上記半透明膜のみをエッチングして、上記半透明膜のみをパターニングする第2パターニング工程と
を有するものである。
2. Second Aspect A second aspect of the method for producing a gradation mask according to the present invention is that a translucent film having a transmittance adjusting function and a light shielding film are laminated in this order on a transparent substrate, and the light shielding is performed on the transparent substrate. A light-shielding region provided with a film, a semi-transparent region in which only the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and a transmission region in which neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate. A shade mask and a semi-transparent region at least having a boundary portion that contacts at least one side, wherein the light-shielding film and the semi-transparent film contain different types of metals. And
Using a mask blank in which the translucent film and the light shielding film are formed in this order on the transparent substrate, a resist is applied on the light shielding film, exposed, and only the light shielding film is etched, thereby shielding the light shielding A first patterning step of patterning only the film;
A resist is applied on the semi-transparent film and the light-shielding film, exposed so that at least one side of an exposure region is disposed on the pattern of the light-shielding film, and only the semi-transparent film is etched. And a second patterning step for patterning only.

図10および図11は、本態様の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。なお、図11は図10のD−D線断面図である。   10 and 11 are process diagrams showing an example of the method of manufacturing the gradation mask according to this embodiment. 11 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.

まず、透明基板2上に半透明膜4aおよび遮光膜3aがこの順に成膜されたマスクブランクを準備する。次いで、遮光膜3a上にポジ型レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第1レジスト膜21を形成した後、パターン露光する(図10(a)および図11(a))。この際、得られる階調マスクにおける半透明領域および透過領域が露光領域24(太線の枠外)となるように、すなわち遮光領域では第1レジスト膜21が残存し、半透明領域および透過領域では第1レジスト膜21が除去されるように露光する。続いて、現像して、第1レジストパターンを形成し、第1レジストパターンより露出している遮光膜3aをエッチングし、残存している第1レジストパターンを除去し、遮光膜パターン3bを形成する(図10(b)および図11(b))。なお、図10(a)、(b)および図11(a)、(b)は第1パターニング工程である。   First, a mask blank in which a translucent film 4a and a light shielding film 3a are formed in this order on a transparent substrate 2 is prepared. Next, a positive resist is applied on the light-shielding film 3a, baked for a predetermined time after the application, the first resist film 21 is formed, and then pattern exposure is performed (FIGS. 10A and 11A). At this time, the first resist film 21 remains in the semi-transparent region and the transmissive region so that the semi-transparent region and the transmissive region in the obtained gradation mask become the exposure region 24 (outside the thick line frame), that is, in the light shielding region. 1. Exposure is performed so that the resist film 21 is removed. Subsequently, development is performed to form a first resist pattern, the light shielding film 3a exposed from the first resist pattern is etched, the remaining first resist pattern is removed, and a light shielding film pattern 3b is formed. (FIG. 10 (b) and FIG. 11 (b)). FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B show the first patterning step.

次に、半透明膜4aおよび遮光膜パターン3b上にポジ型レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第2レジスト膜25を形成した後、パターン露光する(図10(c)および図11(c))。この際、露光領域28(太線の枠外)の凹字型の開口部の六辺が遮光膜パターン3b上に配置されるように露光する、すなわち得られる階調マスクにおける半透明領域よりも広い範囲で第2レジスト膜25が残存するように露光する。続いて、現像して、第2レジストパターンを形成し、第2レジストパターンより露出している半透明膜4aをエッチングし、残存している第2レジストパターンを除去し、半透明膜パターン4bを形成する(図10(d)および図11(d))。なお、図10(c)、(d)および図11(c)、(d)は第2パターニング工程である。   Next, a positive resist is applied on the translucent film 4a and the light-shielding film pattern 3b. After the application, the resist is baked for a predetermined time to form the second resist film 25, and then pattern exposure is performed (FIG. 10C and FIG. (C)). At this time, the exposure is performed so that the six sides of the concave opening in the exposure region 28 (outside the thick frame) are arranged on the light shielding film pattern 3b, that is, a range wider than the translucent region in the obtained gradation mask. Then, exposure is performed so that the second resist film 25 remains. Subsequently, development is performed to form a second resist pattern, the semitransparent film 4a exposed from the second resist pattern is etched, the remaining second resist pattern is removed, and the semitransparent film pattern 4b is formed. They are formed (FIG. 10 (d) and FIG. 11 (d)). In addition, FIG.10 (c), (d) and FIG.11 (c), (d) are 2nd patterning processes.

本態様においては、第1パターニング工程にて遮光膜のみをパターニングし、第2パターニング工程にて半透明膜のみをパターニングし、遮光膜および半透明膜を別々にエッチングする。このため、得られる階調マスクにおける遮光領域は、第1パターニング工程にて形成された遮光膜パターンにより画定される。したがって、第2パターニング工程にてアライメントがずれたとしても、遮光膜のパターンおよび遮光領域の寸法精度が保証されるため、階調マスクを高精度に作製することが可能である。   In this embodiment, only the light shielding film is patterned in the first patterning step, only the semitransparent film is patterned in the second patterning step, and the light shielding film and the semitransparent film are separately etched. For this reason, the light shielding region in the obtained gradation mask is defined by the light shielding film pattern formed in the first patterning step. Therefore, even if the alignment is shifted in the second patterning step, the dimensional accuracy of the pattern of the light shielding film and the light shielding region is guaranteed, so that the gradation mask can be manufactured with high accuracy.

また、本態様においては、上記第1の態様のように第1パターニング工程および第2パターニング工程の間に半透明膜成膜工程を行う必要がない、すなわち階調マスクの製造工程の途中で半透明膜成膜工程を行う必要がない。このため、半透明膜の成膜時のリスク(欠陥や汚れなど)を低減することができる。また、TAT(Turn Around Time)の短縮化が可能である。
以下、本態様の階調マスクの製造方法における各工程について説明する。
Further, in this embodiment, it is not necessary to perform a semi-transparent film forming step between the first patterning step and the second patterning step as in the first embodiment, that is, halfway in the process of manufacturing the gradation mask. There is no need to perform a transparent film forming step. For this reason, the risk (defect, dirt, etc.) at the time of film-forming of a translucent film | membrane can be reduced. Further, TAT (Turn Around Time) can be shortened.
Hereafter, each process in the manufacturing method of the gradation mask of this aspect is demonstrated.

(1)第1パターニング工程
本態様における第1パターニング工程は、透明基板上に半透明膜および遮光膜がこの順に成膜されたマスクブランクを用いて、遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、遮光膜のみをエッチングして、遮光膜のみをパターニングする工程である。
(1) 1st patterning process The 1st patterning process in this aspect applies a resist on a light shielding film, and exposes it using the mask blank by which the semi-transparent film and the light shielding film were formed in this order on the transparent substrate. In this step, only the light shielding film is etched and only the light shielding film is patterned.

マスクブランクは、上記「A.階調マスク」に記載した透明基板、半透明膜、および遮光膜を用いて作製することができる。   The mask blank can be produced using the transparent substrate, the translucent film, and the light shielding film described in the above “A. gradation mask”.

遮光膜のパターン露光では、得られる階調マスクにおける遮光領域が形成されるように露光する。この際、ポジ型レジストを用いた場合には、半透明領域および透過領域が露光領域となるように、すなわち遮光領域ではレジストが残存し、半透明領域および透過領域ではレジストが除去されるように露光する。また、ネガ型レジストを用いた場合には、遮光領域が露光領域となるように、すなわち遮光領域ではレジストが残存し、半透明領域および透過領域ではレジストが除去されるように露光する。   In pattern exposure of the light shielding film, exposure is performed so that a light shielding region in the obtained gradation mask is formed. At this time, in the case of using a positive resist, the semi-transparent region and the transmissive region become the exposure region, that is, the resist remains in the light shielding region, and the resist is removed in the semi-transparent region and the transmissive region. Exposure. When a negative resist is used, exposure is performed so that the light shielding region becomes an exposure region, that is, the resist remains in the light shielding region, and the resist is removed in the semitransparent region and the transmission region.

なお、レジスト、露光方法、および現像方法については、上記第1の態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Note that the resist, the exposure method, and the development method are the same as those described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

本態様においては、遮光膜および半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有しているので、遮光膜および半透明膜に含有される金属の種類によってエッチング速度が異なることを利用して、半透明膜のエッチング速度を遮光膜のエッチング速度より早くすることができる。これにより、半透明膜のみを選択的にエッチングすることができる。   In this embodiment, since the light-shielding film and the semi-transparent film contain different types of metals, the fact that the etching rate varies depending on the type of metal contained in the light-shielding film and the semi-transparent film makes it semi-transparent. The etching rate of the film can be made faster than the etching rate of the light shielding film. Thereby, only the semitransparent film can be selectively etched.

半透明膜および遮光膜のエッチング速度は、エッチャントを適宜選択することにより容易に制御することができる。   The etching rates of the translucent film and the light shielding film can be easily controlled by appropriately selecting an etchant.

なお、エッチングのその他の点およびレジストの除去方法については、上記第1の態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Note that the other points of etching and the method of removing the resist are the same as those described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

本態様においては、第1パターニング工程後に、遮光膜パターンの検査を行う検査工程や、必要に応じて欠陥修正をする修正工程を行ってもよい。   In this aspect, after the first patterning step, an inspection step for inspecting the light-shielding film pattern and a correction step for correcting defects as necessary may be performed.

(2)第2パターニング工程
本態様における第2パターニング工程は、半透明膜および遮光膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、半透明膜のみをエッチングして、半透明膜のみをパターニングする工程である。
なお、第2パターニング工程については、上記第1の態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
(2) Second Patterning Step In the second patterning step in this embodiment, a resist is applied on the semitransparent film and the light shielding film, and exposure is performed so that at least one side of the exposure region is disposed on the pattern of the light shielding film. In this step, only the transparent film is etched and only the semi-transparent film is patterned.
Since the second patterning step is the same as that described in the first aspect, description thereof is omitted here.

なお、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。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

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。   Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.

[実施例]
(階調マスクの作製)
光学研磨された520mm×800mmの合成石英基板上にCr膜およびCrO膜がこの順に積層されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化社製 ip−3500)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、所望の遮光膜パターンを描画した。次に、専用のデベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。次に、遮光膜用レジストパターンをエッチング用マスクとし、Cr/CrO膜をエッチングし、さらに残った遮光膜用レジストパターンを剥離することで、所望の遮光膜パターンを得た。Cr/CrO膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系エッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。また、遮光膜用レジストパターンの剥離には、専用のデベロッパー(東京応化社製 NMD3)を用いた。
[Example]
(Production of gradation mask)
On a conventional mask blank in which a Cr film and a CrO x film are laminated in this order on an optically polished 520 mm × 800 mm synthetic quartz substrate, a commercially available photoresist (ip-3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) has a thickness of 600 nm. After coating and baking for 15 minutes on a hot plate heated to 120 ° C., a desired light-shielding film pattern was drawn with a photomask laser drawing apparatus (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.). Next, development was performed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern for a light shielding film. Next, using the resist pattern for light shielding film as an etching mask, the Cr / CrO x film was etched, and the remaining resist pattern for light shielding film was peeled off to obtain a desired light shielding film pattern. For the etching of the Cr / CrO x film, a commercially available cerium nitrate-based etchant (MR-ES manufactured by The Inktec) was used. A special developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used to remove the resist pattern for the light shielding film.

次いで、遮光膜パターンが形成された基板上に、Ni、CuおよびTiをターゲットとして、アルゴン、酸素および窒素(ガス流量比 アルゴン:酸素:窒素=2:1:1)を用いたマグネトロンスパッタリング装置により、Niを主成分としたNi−Cu−Ti酸化膜を成膜した。このNi−Cu−Ti酸化膜の膜厚は40nmとした。Ni−Cu−Ti酸化膜の透過率スペクトルを図12に示す。Ni−Cu−Ti酸化膜の365nmでの透過率は46%であった。   Next, a magnetron sputtering apparatus using argon, oxygen and nitrogen (gas flow ratio argon: oxygen: nitrogen = 2: 1: 1) with Ni, Cu and Ti as targets on the substrate on which the light shielding film pattern is formed. A Ni—Cu—Ti oxide film containing Ni as a main component was formed. The thickness of this Ni—Cu—Ti oxide film was 40 nm. The transmittance spectrum of the Ni—Cu—Ti oxide film is shown in FIG. The transmittance of the Ni—Cu—Ti oxide film at 365 nm was 46%.

次に、Ni−Cu−Ti酸化膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を厚み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、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、所望の半透明膜パターンを描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、半透明膜用レジストパターンを得た。次に、半透明膜用レジストパターンをエッチング用マスクとして、Ni−Cu−Ti酸化膜をエッチングした。エッチングには、硝酸・酢酸・アセトンのエッチャント(硝酸:酢酸:アセトン=1:1:1)を用いた。さらに、残った半透明膜用レジストパターンを剥離することで、所望の半透明膜パターンを得た。半透明膜用レジストパターンの剥離には、専用のデベロッパー(東京応化社製 NMD3)を用いた。   Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied on the Ni—Cu—Ti oxide film at a thickness of 600 nm and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, a desired translucent film pattern is drawn with a laser drawing apparatus for photomask (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.) and developed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Obtained. Next, the Ni—Cu—Ti oxide film was etched using the semitransparent film resist pattern as an etching mask. Etching of nitric acid / acetic acid / acetone (nitric acid: acetic acid: acetone = 1: 1: 1) was used for etching. Furthermore, the desired semitransparent film pattern was obtained by peeling off the remaining semitransparent film resist pattern. A dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used to remove the resist pattern for the translucent film.

このようにして、図13(a)に示すような、遮光領域11、半透明領域12および透過領域13を有する階調マスクを作製した。このとき、図13(a)に示す遮光膜3のパターンの線幅設計値を10μmとした。また、図13(a)に示す遮光領域11および半透明領域12を、図13(b)に示すように階調マスク1の周辺部に12箇所に設けた。なお、図13(a)において、半透明膜は省略されている。   In this way, a gradation mask having a light shielding region 11, a semitransparent region 12, and a transmission region 13 as shown in FIG. At this time, the line width design value of the pattern of the light shielding film 3 shown in FIG. Further, the light shielding regions 11 and the semi-transparent regions 12 shown in FIG. 13A are provided at 12 locations around the gradation mask 1 as shown in FIG. In FIG. 13A, the translucent film is omitted.

[比較例]
(階調マスクの作製)
光学研磨された520mm×800mmの合成石英基板上にCr膜およびCrO膜がこの順に積層されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化社製 ip−3500)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、所望の遮光膜パターンを描画した。次に、専用のデベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。次に、遮光膜用レジストパターンをエッチング用マスクとし、Cr/CrO膜をエッチングし、さらに残った遮光膜用レジストパターンを剥離することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。Cr/CrO膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系エッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。また、遮光膜用レジストパターンの剥離には、専用のデベロッパー(東京応化社製 NMD3)を用いた。
[Comparative example]
(Production of gradation mask)
On a conventional mask blank in which a Cr film and a CrO x film are laminated in this order on an optically polished 520 mm × 800 mm synthetic quartz substrate, a commercially available photoresist (ip-3500, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) has a thickness of 600 nm. After coating and baking for 15 minutes on a hot plate heated to 120 ° C., a desired light-shielding film pattern was drawn with a photomask laser drawing apparatus (LRS11000-TFT3 manufactured by Micronic Co., Ltd.). Next, development was performed with a dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern for a light shielding film. Next, using the resist pattern for light shielding film as an etching mask, the Cr / CrO x film was etched, and the remaining resist pattern for light shielding film was peeled off to obtain a desired light shielding film intermediate pattern. For the etching of the Cr / CrO x film, a commercially available cerium nitrate-based etchant (MR-ES manufactured by The Inktec) was used. A special developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used to remove the resist pattern for the light shielding film.

次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板上に、スパッタリング法により、CrO膜を成膜した。このCrO膜の膜厚は50nmとした。CrO膜の365nmでの透過率は45%であった。 Next, a CrO x film was formed by sputtering on the substrate on which the light shielding film intermediate pattern was formed. The film thickness of this CrO x film was 50 nm. The transmittance of the CrO x film at 365 nm was 45%.

次に、CrO膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を厚み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、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、所望のパターンを描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)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エッチング用マスクとして、CrO膜をエッチングし、さらにその下のCr/CrO膜をエッチングした。エッチングには、市販の硝酸セリウム系エッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。さらに、残ったレジストパターンを剥離することで、所望の半透明膜パターンおよび遮光膜パターンを得た。レジストパターンの剥離には、専用のデベロッパー(東京応化社製 NMD3)を用いた。 Next, a commercially available photoresist (ip-3500 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied on the CrO x film at a thickness of 600 nm, and baked on a hot plate heated to 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, a desired pattern was drawn with a photomask laser drawing apparatus (Micronic LRS11000-TFT3) and developed with a dedicated developer (Tokyo Ohka NMD3) to obtain a resist pattern. Next, the CrO x film was etched using the resist pattern as an etching mask, and the underlying Cr / CrO x film was further etched. For the etching, a commercially available cerium nitrate-based etchant (MR-ES manufactured by The Ink Tech Co.) was used. Furthermore, the desired resist pattern and light-shielding film pattern were obtained by peeling off the remaining resist pattern. A dedicated developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used for stripping the resist pattern.

このようにして、図13(a)に示すような、遮光領域11、半透明領域12および透過領域13を有する階調マスクを作製した。このとき、図13(a)に示す遮光膜3のパターンの線幅設計値を10μmとした。また、図13(a)に示す遮光領域11および半透明領域12を、図13(b)に示すように階調マスク1の周辺部に12箇所に設けた。なお、図13(a)において、半透明膜は省略されている。   In this way, a gradation mask having a light shielding region 11, a semitransparent region 12, and a transmission region 13 as shown in FIG. At this time, the line width design value of the pattern of the light shielding film 3 shown in FIG. Further, the light shielding regions 11 and the semi-transparent regions 12 shown in FIG. 13A are provided at 12 locations around the gradation mask 1 as shown in FIG. In FIG. 13A, the translucent film is omitted.

[評価]
実施例および比較例の階調マスクについて、アライメントずれを調査するため、図13(a)に示す遮光膜3のパターンの線幅x1、x2、y1、y2を測定した。このとき、図13(b)に示す12箇所それぞれについて、遮光膜のパターンの線幅x1、x2、y1、y2を測定した。測定には、マーキュリー5000(Vテクノロジー社製)を用いた。結果を下記表1に示す。また、実施例および比較例の階調マスクの写真を図14(a)、(b)にそれぞれ示す。
[Evaluation]
For the gradation masks of the example and the comparative example, the line widths x1, x2, y1, and y2 of the pattern of the light shielding film 3 shown in FIG. At this time, the line widths x1, x2, y1, and y2 of the pattern of the light shielding film were measured at each of the twelve locations shown in FIG. For the measurement, Mercury 5000 (manufactured by V Technology) was used. The results are shown in Table 1 below. Further, photographs of the gradation masks of the example and the comparative example are shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), respectively.

表1において、比較例にて、(x1−x2)/2の平均値が0.69μmであり、(y1−y2)/2の平均値が0.34μmであったというのは、図15に示すように、1回目の描画の中心位置p1と2回目の描画の中心位置p2とが、x方向に0.69μm、y方向に0.34μmだけずれてしまったことを意味する。なお、図15において、半透明膜は省略されている。   In Table 1, in the comparative example, the average value of (x1−x2) / 2 was 0.69 μm and the average value of (y1−y2) / 2 was 0.34 μm in FIG. As shown, it means that the center position p1 of the first drawing and the center position p2 of the second drawing are shifted by 0.69 μm in the x direction and 0.34 μm in the y direction. In FIG. 15, the translucent film is omitted.

表1および図14(b)から、比較例では、アライメントがずれたため、仕上がりの遮光膜のパターンの線幅が線幅設計値(10μm)から変わってしまった。これに対し、表1および図14(a)から、実施例では、比較例と同じ程度(x方向に約0.7μm、y方向に約0.35μm)のアライメントずれが生じたが、仕上がりの遮光膜のパターンの寸法には、アライメントずれによる影響がなく、寸法精度のよい階調マスクが得られた。
なお、実施例にて、仕上がりの遮光膜のパターンの線幅が線幅設計値と完全に一致しないのは、描画装置そのものの精度によるものである。
From Table 1 and FIG. 14 (b), the alignment in the comparative example was shifted, and the line width of the pattern of the finished light-shielding film was changed from the line width design value (10 μm). On the other hand, from Table 1 and FIG. 14A, in the example, the same degree of misalignment as in the comparative example (about 0.7 μm in the x direction and about 0.35 μm in the y direction) occurred. The dimension of the light-shielding film pattern was not affected by misalignment, and a gradation mask with good dimensional accuracy was obtained.
In the embodiment, the line width of the finished light-shielding film pattern does not completely match the line width design value because of the accuracy of the drawing apparatus itself.

本発明の階調マスクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the gradation mask of this invention. 図1のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 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。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the gradation mask of this invention. 図3のB−B線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3. 従来の階調マスクの製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the conventional gradation mask. 図5のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 従来の階調マスクの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the conventional gradation mask. 本発明の階調マスクの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the gradation mask of this invention. 本発明の階調マスクの製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the gradation mask of this invention. 図10のD−D線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line of FIG. 実施例における半透明膜の透過率スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability spectrum of the semi-transparent film | membrane in an Example. 実施例および比較例の階調マスクを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gradation mask of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の階調マスクの写真である。It is a photograph of the gradation mask of an Example and a comparative example. 比較例の階調マスクを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gradation mask of a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 階調マスク
2 … 透明基板
3、3a … 遮光膜
3b … 遮光膜パターン
4、4a … 半透明膜
4b … 半透明膜パターン
11 … 遮光領域
12 … 半透明領域
13 … 透過領域
b … 遮光領域および半透明領域が接する境界部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tone mask 2 ... Transparent substrate 3, 3a ... Light-shielding film 3b ... Light-shielding film pattern 4, 4a ... Semi-transparent film 4b ... Semi-transparent film pattern 11 ... Light-shielding region 12 ... Semi-transparent region 13 ... Transmission region b ... Light-shielding region And the border where the translucent area touches

Claims (4)

透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とがこの順に積層され、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、前記透明基板上に前記遮光膜および前記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有する階調マスクであって、
前記遮光領域および前記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、前記境界部分の近傍にて、前記半透明膜のパターンの少なくとも一辺が前記遮光膜のパターン上に配置されており、
前記遮光膜がクロム系膜およびニッケル合金系膜の一方であり、前記半透過膜が他方であり、
前記半透過膜の波長250nm〜600nmにおける平均透過率が、20%〜50%の範囲内であることを特徴とする階調マスク。
A light shielding film and a translucent film having a transmittance adjusting function are laminated in this order on a transparent substrate, and a light shielding region in which the light shielding film is provided on the transparent substrate, and only the semitransparent film on the transparent substrate. A gradation mask having a translucent area provided and a transmission area in which neither the light-shielding film nor the translucent film is provided on the transparent substrate;
The light-shielding region and the semi-transparent region have at least a boundary part that contacts at least one side, and at least one side of the pattern of the semi-transparent film is disposed on the pattern of the light-shielding film in the vicinity of the boundary part,
The light-shielding film is one of a chromium-based film and a nickel alloy-based film, and the semi-transmissive film is the other,
The gray scale mask, wherein an average transmittance of the semi-transmissive film at a wavelength of 250 nm to 600 nm is in a range of 20% to 50% .
透明基板上に遮光膜と透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、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と、前記透明基板上に前記遮光膜および前記半透明膜のいずれも設けられていない透過領域とを有し、前記遮光領域および前記半透明領域が少なくとも一辺で接する境界部分を少なくとも有し、前記遮光膜および前記半透明膜が互いに異なる種類の金属を含有する階調マスクの製造方法であって、
前記遮光膜上にレジストを塗布し、露光し、前記遮光膜をエッチングして、前記遮光膜をパターニングする第1パターニング工程と、
前記遮光膜および前記半透明膜上にレジストを塗布し、露光領域の少なくとも一辺が前記遮光膜のパターン上に配置されるように露光し、前記半透明膜のみをエッチングして、前記半透明膜のみをパターニングする第2パターニング工程とを有
前記遮光膜がクロム系膜およびニッケル合金系膜の一方であり、前記半透過膜が他方であり、
前記半透過膜の波長250nm〜600nmにおける平均透過率が、20%〜50%の範囲内であることを特徴とする階調マスクの製造方法。
A light shielding film and a translucent film having a transmittance adjusting function are laminated in random order on a transparent substrate, and a light shielding region in which the light shielding film is provided on the transparent substrate, and only the semitransparent film on the transparent substrate. A boundary portion where the semi-transparent region is provided and a transmission region where neither the light-shielding film nor the semi-transparent film is provided on the transparent substrate, and the light-shielding region and the semi-transparent region contact at least on one side A method for manufacturing a gradation mask, wherein the light shielding film and the translucent film contain different types of metals,
Applying a resist on the light shielding film, exposing, etching the light shielding film, and patterning the light shielding film;
A resist is applied on the light-shielding film and the semi-transparent film, exposed so that at least one side of an exposure region is disposed on the pattern of the light-shielding film, and only the semi-transparent film is etched. have a second patterning step of patterning the only
The light-shielding film is one of a chromium-based film and a nickel alloy-based film, and the semi-transmissive film is the other,
A method for producing a gradation mask, wherein an average transmittance of the semi-transmissive film at a wavelength of 250 nm to 600 nm is in a range of 20% to 50% .
前記第1パターニング工程は、前記透明基板上に前記遮光膜が成膜されたマスクブランクを用いて、前記遮光膜をパターニングする工程であり、前記第1パターニング工程と前記第2パターニング工程との間に、前記遮光膜のパターンが形成された透明基板の全面に前記半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程が行われることを特徴とする請求項2に記載の階調マスクの製造方法。 The first patterning step is a step of patterning the light shielding film using a mask blank in which the light shielding film is formed on the transparent substrate, and is between the first patterning step and the second patterning step. 3. The method of manufacturing a gradation mask according to claim 2 , further comprising a translucent film forming step of forming the translucent film on the entire surface of the transparent substrate on which the pattern of the light shielding film is formed. . 前記第1パターニング工程は、前記透明基板上に前記半透明膜および前記遮光膜がこの順に成膜されたマスクブランクを用いて、前記遮光膜のみをパターニングする工程であることを特徴とする請求項2に記載の階調マスクの製造方法。 Wherein the first patterning step, the claims wherein the semi-transparent film and the light-shielding film on the transparent substrate by using the mask blank has been formed in this order, characterized in that it is a step of patterning only the light shielding film 2. A method for producing a gradation mask according to 2 .
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