JP4968709B2 - グレートーンマスクの製造方法 - Google Patents

Description

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

従来、ＬＣＤの分野において、製造に必要なフォトマスク枚数を削減する方法が提案されている。即ち、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Thin Film Transistor LiquidCrystal Display：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、ＴＦＴ基板の製造を４枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案された（例えば下記非特許文献１）。
この方法は、遮光部と透光部と半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（以下、グレートーンマスクという）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。

図２２及び図２３（図２３は図２２の製造工程の続き）に、グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す。
ガラス基板１上に、ゲート電極用金属膜が形成され、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスによりゲート電極２が形成される。その後、ゲート絶縁膜３、第１半導体膜４（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜５（Ｎ^＋ａ−Ｓｉ）、ソースドレイン用金属膜６、及びポジ型フォトレジスト膜７が形成される（図２２（１））。次に、遮光部１１と透光部１２と半透光部１３を有するグレートーンマスク１０を用いて、ポジ型フォトレジスト膜７を露光し、現像することにより、ＴＦＴチャネル部及びソースドレイン形成領域と、データライン形成領域を覆い、かつチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなるように第１レジストパターン７ａが形成される（図２２（２））。次に、第１レジストパターン７ａをマスクとして、ソースドレイン金属膜６及び第２、第１半導体膜５，４をエッチングする（図２２（３））。次に、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を酸素によるアッシングにより除去し、第２レジストパターン７ｂを形成する（図２３（１））。しかる後、第２レジストパターン７ｂをマスクとして、ソースドレイン用金属膜６がエッチングされ、ソース／ドレイン６ａ、６ｂが形成され、次いで第２半導体膜５をエッチングし（図２３（２））、最後に残存した第２レジストパターン７ｂを剥離する（図２３（３））。

ここで用いられるグレートーンマスクとしては、半透光部が微細パターンで形成されている構造のものが知られている。しかし、この微細パターンタイプの半透光部は、グレートーン部分の設計、具体的には遮光部と透光部の中間的なハーフトーン効果を持たせるための微細パターンをライン・アンド・スペースタイプにするのかドット（網点）タイプにするのか、或いはその他のパターンにするのかの選択があり、さらにライン・アンド・スペースタイプの場合、線幅をどのくらいにするのか、光が透過する部分と遮光される部分の比率をどうするか、全体の透過率をどの程度に設計するかなど非常に多くのことを考慮し設計を行わなくてはならなかった。また、マスク製造においても線幅の中心値の管理及びマスク内の線幅のばらつき管理と非常に難しい生産技術が要求されていた。

そこで、ハーフトーン露光したい部分を半透過性のハーフトーン膜（半透光膜）とすることが従来提案されている。このハーフトーン膜を用いることでハーフトーン部分の露光量を少なくしてハーフトーン露光することが出来る。ハーフトーン膜に変更することで、設計においては全体の透過率がどのくらい必要かを検討するのみで済み、マスクにおいてもハーフトーン膜の膜種であるとか膜厚を選択するだけでマスクの生産が可能となる。従って、マスク製造ではハーフトーン膜の膜厚制御を行うだけで済み、比較的管理が容易である。また、ハーフトーン膜であればフォトリソ工程により容易にパターニングできるので、複雑なパターン形状であっても可能となる。

従来提案されているハーフトーン膜タイプのグレートーンマスクの製造方法は、以下のような方法がある。その一例を図１３に基づいて説明する。
まず、透明基板２１上に、遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が形成されたマスクブランクスを準備し（同図（ａ））、このマスクブランクスス上にレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜に所定のパターン描画を行って、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び透光部形成領域の上にレジストパターン２４を形成する（同図（ｂ））。次に、該レジストパターン２４をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、半透光部形成領域の透明基板２１を露出させる（同図（ｃ））。
前記工程で残存したレジストパターン２４を除去し（同図（ｄ））、得られた基板上の全面に半透光膜２３を成膜する。これにより、透明基板２１が露出した領域に半透光膜２３を成膜した半透光部を形成する（同図（ｅ））。

次に、再度全面にレジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域にレジストパターン２５を形成する（同図（ｆ））。次いで、該レジストパターン２５をマスクとして、露出した透光部形成領域上の半透光膜２３及び遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。該工程で残存したレジストパターン２５を除去することにより、同図（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。このグレートーンマスクでは、遮光部は遮光膜２２（遮光膜パターン２２ａ）とその上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、半透光部は透明基板２１上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、透光部は露出した透明基板２１で形成されている。

また、他の製造例を図１６に基づいて説明する。
まず、透明基板２１上に、半透光膜２３及び遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が順次形成されたマスクブランクスを準備する（同図（ａ））。このマスクブランクスス上にレジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び半透光部形成領域の上にレジストパターン２６を形成する（同図（ｂ））。次に、該レジストパターン２６をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部形成領域の半透光膜２３を露出させる（同図（ｃ））。
前記工程で残存したレジストパターン２６を除去し（同図（ｄ））、得られた遮光膜パターン２２ａをマスクとして、露出した半透光膜２３をエッチングすることにより、透光部形成領域の透明基板２１を露出させ、透光部を形成する（同図（ｅ））。

次に、再度全面にレジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、遮光部形成領域及び透光部形成領域に対応する領域にレジストパターン２７を形成する（同図（ｆ））。次いで、該レジストパターン２７をマスクとして、露出した半透光部形成領域の半透光膜２３上の遮光膜２２をエッチング等により除去することにより、半透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。該工程で残存したレジストパターン２７を除去することにより、同図（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。このグレートーンマスクでは、遮光部は半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）とその上の遮光膜２２（遮光膜パターン２２ａ）で形成され、半透光部は透明基板２１上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、透光部は露出した透明基板２１で形成されている。

さらにまた別の製造例を図１９に基づいて説明する。
まず、図１６の製造工程と同様に、透明基板２１上に半透光膜２３及び遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が順次形成されたマスクブランクスを準備し（同図（ａ）、このマスクブランクスス上にレジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び半透光部形成領域の上にレジストパターン２６を形成する（同図（ｂ））。次に、該レジストパターン２６をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部形成領域の半透光膜２３を露出させる（同図（ｃ））。
前記工程で残存したレジストパターン２６を除去し（同図（ｄ））、得られた遮光膜パターン２２ａをマスクとして、露出した半透光膜２３をエッチングすることにより、透光部形成領域の透明基板２１を露出させ、透光部を形成する（同図（ｅ））。

次に、再度全面にレジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、遮光部形成領域に対応する領域にのみレジストパターン２７を形成する（同図（ｆ））。次いで、該レジストパターン２７をマスクとして、露出した半透光部形成領域の半透光膜２３上の遮光膜２２をエッチング等により除去することにより、半透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。該工程で残存したレジストパターン２７を除去することにより、同図（ｈ）に示すように、前記図１６の製造工程で得られたものと同様のグレートーンマスクが出来上がる。

「月刊エフピーディ・インテリジェンス（ＦＰＤ Intelligence）」、１９９９年５月、ｐ．３１−３５

しかしながら、このような従来のハーフトーン膜タイプのグレートーンマスク製造方法によると、次のような問題点がある。
すなわち、パターン描画工程を２回行うため、１回目の描画パターンと２回目の描画パターンとの位置ずれが生じないように、通常は、１回目のパターン描画時に、デバイスパターンの他に、描画位置合わせ用のアライメントマークを同時に形成し、このアライメントマークを用いて位置合わせを行い２回目のパターン描画を行っている。理論的には、これで描画パターンの位置ずれは起こらない筈であるが、実際にはアライメントマークの検出精度等が影響して描画パターンの位置ずれを完全になくすことは非常に困難である。

前述の図１３は、このような位置ずれのない理想的な場合を示している。仮に、２回目のパターン描画、現像によりレジストパターン２５を形成する工程（図１３（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２５が図面の右方向にずれて形成された場合（これは半透光部形成領域を露出させる描画パターンが下地に対して右にずれた場合である）は、最終的には図１４（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。同図（ｈ）の下方には、図１３のようなアライメントずれのない理想的な場合と図１４のようにアライメントずれがあった場合のそれぞれの遮光部Ａ（ベタ黒で示す）、半透光部Ｂ（灰色で示す）及び透光部Ｃ（白で示す）のパターン（上段は理想的な場合、下段はずれた場合）を示したが、理想とずれた部分は上記パターンの下に□で示している。その結果、図示するＰ，Ｑで示した範囲だけでも、本来透光部であるべきところに遮光膜が残ってしまったり、反対に遮光部であるべきところが透光部となってしまった箇所が数箇所出現し、パターン欠陥となる可能性が高い。また、アライメントずれにより、レジストパターン２５が図面の左方向にずれて形成された場合（これは半透光部形成領域を露出させる描画パターンが下地に対して左にずれた場合である）は、最終的には図１５（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。同図（ｈ）の下方には、図１４と同様、図１３のようなアライメントずれのない理想的な場合と図１５のようにアライメントずれがあった場合のそれぞれの遮光部Ａ（ベタ黒で示す）、半透光部Ｂ（灰色で示す）及び透光部Ｃ（白で示す）のパターン（上段は理想的な場合、下段はずれた場合）を示したが、その結果、図示するＰ，Ｑで示した範囲だけでも、本来透光部であるべきところに遮光膜が残ってしまったり、反対に遮光部であるべきところが透光部となってしまった箇所が数箇所出現し、パターン欠陥となる可能性が高い。特に、液晶パネルやプラズマディスプレイパネル製造用のグレートーンマスクの場合、画素毎に上述のパターン欠陥が発生するため、欠陥が多発してしまう重大な問題が生じる。

また、前述の図１６の製造工程においても、２回目のパターン描画、現像によりレジストパターン２７を形成する工程（図１６（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２７が右方向にずれて形成された場合は、図１７（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がり、レジストパターン２７が左方向にずれて形成された場合は、図１８（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。何れの場合においても、図示するＰで示した範囲だけでも、例えば半透光部であるべきところに遮光膜が残って遮光部となってしまった箇所が出現し、パターン欠陥となる可能性が高い。

さらに、前述の図１９の製造工程においても、２回目のパターン描画、現像によりレジストパターン２７を形成する工程（図１７（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２７が右方向にずれて形成された場合は、図２０（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がり、レジストパターン２７が左方向にずれて形成された場合は、図２１（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。何れの場合においても、図示するＰで示した範囲だけでも、例えば、特に透光部に隣接する遮光部であるべきところが半透光部となってしまった箇所が出現し、パターン欠陥となる可能性が高い。

そこで本発明の目的は、従来の問題点を解消して、アライメントマークを用いて位置合わせを行いパターン描画を行う工程において、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても最終的にはパターン欠陥とはならないグレートーンマスクの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクスを準備する工程と、前記マスクブランクス上に前記遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成し、該第１のレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、前記半透光部形成領域の透明基板を露出させる工程と、前記工程で残存した第１のレジストパターンを除去し、得られた基板上の全面に半透光膜を成膜することにより、半透光部を形成する工程と、前記遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成し、該第２のレジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜及び遮光膜をエッチングすることにより、透光部及び遮光部を形成する工程とを有し、少なくとも、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成する前記第１のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。

（構成２）遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクスを準備する工程と、前記マスクブランクス上に前記遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成し、該第１のレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、前記半透光部形成領域の透明基板を露出させる工程と、前記工程で残存した第１のレジストパターンを除去し、得られた基板上の全面に半透光膜を成膜することにより、半透光部を形成する工程と、前記遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成し、該第２のレジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜及び遮光膜をエッチングすることにより、透光部及び遮光部を形成する工程とを有し、少なくとも、遮光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成する前記第１のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。

（構成３）遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクスを準備する工程と、前記マスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングする工程と、前記工程で得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程とを有し、少なくとも、半透光部形成領域と隣接する透光部上に形成する前記第２のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。

（構成４）遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクスを準備する工程と、前記マスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングする工程と、前記工程で得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程とを有し、少なくとも、透光部と隣接する遮光部上に形成する前記第２のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量大きく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。

（構成５）遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクスを準備する工程と、前記マスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングする工程と、前記工程で得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程とを有し、少なくとも、半透光部形成領域に挟まれる透光部上に、前記第２のレジストパターンを形成しないことを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。

請求項１の発明によれば、透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクス上に遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成する工程において、少なくとも、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成する第１のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することにより、後の遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成する工程において、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部となるべき部分に半透光膜が残る半透光部となり、従来の透光部となるべき部分に遮光膜が残って最終的にパターン欠陥となるような問題を解消することができる。

請求項２の発明によれば、透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクス上に遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成する工程において、少なくとも、遮光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成する第１のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することにより、後の遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成する工程において、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部となるべき部分に半透光膜が残る半透光部となり、従来の透光部となるべき部分に遮光膜が残って最終的にパターン欠陥となるような問題を解消することができる。

請求項３の発明によれば、透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングし、得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程において、少なくとも、半透光部形成領域と隣接する透光部上に形成する前記第２のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することにより、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には半透光部となるべき部分に遮光膜が残って最終的にパターン欠陥となるような従来の問題を解消することができる。

請求項４の発明によれば、透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングし、得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程において、少なくとも、透光部と隣接する遮光部上に形成する前記第２のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量大きく形成することにより、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部に隣接する遮光部となるべき部分が半透光部となってしまい最終的にパターン欠陥となるような従来の問題を解消することができる。

請求項５の発明によれば、透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングし、得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程において、少なくとも、半透光部形成領域に挟まれる透光部上に前記第２のレジストパターンを形成しないことにより、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には半透光部となるべき部分に遮光膜が残って最終的にパターン欠陥となるような従来の問題を解消することができる。

以下、本発明を実施の形態により説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。
本実施の形態によれば図１（ｈ）に示すようなグレートーンマスク３０が出来上がる。このグレートーンマスク３０は、遮光部（ベタ黒で示すＡ領域）は遮光膜２２（遮光膜パターン２２ａ）とその上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、半透光部（灰色で示すＢ領域）は透明基板２１上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、透光部（白色で示すＣ領域）は露出した透明基板２１で形成されている。

図１に従って製造工程を説明すると、まず、透明基板２１上に、遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が形成されたマスクブランクス２０を準備する（同図（ａ））。遮光層２２ａの材料としては、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）などの単体、又は、エッチング特性や基板への付着力を考慮して、クロムやアルミニウムに窒素、炭素、フッ素、酸素等の元素を含有したものであってもよい。さらに、組成の異なる膜の積層膜や、組成を膜厚方向で変えた組成傾斜膜であってもよい。遮光層は、表面又は表裏面に酸化クロム等の反射防止層２２ｂを有するのが一般的である。勿論、反射防止層を設けない構成としてもよい。遮光膜２２の膜厚は、マスクを使用するときの露光光に対し、十分な光学濃度を有するような膜厚とする。例えば、露光光がｉ線の場合、遮光膜２２は、８０〜１１０ｎｍ程度とすることが好ましい。透明基板２１としては、例えば石英基板が用いられるが、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等でも良い。透明基板２１の大きさは、マスクの使用目的によって異なるが、例えばＬＣＤ用大型基板の場合は短辺が３００ｍｍ以上のもので、例えば３３０ｍｍ×４５０ｍｍ〜１４００ｍｍ×１６００ｍｍのものである。
上記マスクブランクス２０は、透明基板２１上に遮光膜２２を形成することで得られるが、その成膜方法は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法など、膜種に適した方法を適宜選択すればよい。

次に、このマスクブランクス上に、例えばレーザ描画用のポジ型レジストを塗布し、ベーキングを行って、レジスト膜を形成する。次に、このレジスト膜に、遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成するように所定のパターン描画を行う。この際、本実施の形態では、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成するレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成するように描画を行う。また、遮光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成するレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成するように描画を行う。なお、この微小量は、アライメントの位置ずれが発生した場合の位置ずれ量を考慮して適宜決定すればよい。
描画後、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターン２４を形成する（同図（ｂ））。ここで、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成されたレジストパターン２４ａは、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成されている。また、遮光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成されたレジストパターン２４ｂは、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成されている。

次に、該レジストパターン２４をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、少なくとも半透光部形成領域の透明基板２１を露出させる（同図（ｃ））。
前記工程で残存したレジストパターン２４を除去し（同図（ｄ））、得られた基板上の全面に半透光膜２３を成膜する。これにより、透明基板２１が露出した領域に半透光膜２３を成膜した半透光部を形成する（同図（ｅ））。半透光膜２３の材質としては、薄膜で、例えば露光光のｉ線（３６５ｎｍ）に対し、透光部の透過率を１００％とした場合に透過率２０％〜６０％程度の半透過性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物など）、ＭｏＳｉ、Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等が挙げられる。Ｓｉ，Ｗ，Ａｌ等は、その膜厚によって高い遮光性も得られ、或いは半透過性も得られる材質である。半透光膜２３の成膜方法については、前述の遮光膜２２の場合と同様、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長）法など、膜種に適した方法を適宜選択すればよい。また、半透光膜２３の膜厚に関しては、特に制約はないが、所望の半透光性が得られるように最適化された膜厚で形成すればよい。尚、透過率、エッチング特性、遮光膜パターン上への成膜特性、膜応力、膜厚分布等を考慮した場合、通常３０〜２５０Åの範囲とするのが適当である。また、半透光膜の透過率は上記の範囲に限定される必要は全くない。半透光部の透過性をどの程度に設定するかはマスクの使用目的に応じた設計上の問題である。半透光膜２３の透過率は、膜厚と組成（例えば窒素含有量）により調整することが出来る。

次に、再度全面に前記レジスト膜を形成し、図示しないアライメントマークを基に位置合わせを行い所定のパターン描画を行って、現像することにより、遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターン２５を形成する（同図（ｆ））。次いで、該レジストパターン２５をマスクとして、露出した透光部形成領域上の半透光膜２３及び遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。そして、該工程で残存したレジストパターン２５を除去することにより、同図（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。

ところで、図１は、アライメントによる位置ずれのない理想的な場合を示しているが、仮に２回目のパターン描画、現像により第２のレジストパターン２５を形成する工程（図１（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２５が図面の右方向にずれて形成された場合（これは半透光部形成領域を露出させる描画パターンが下地に対して右にずれた場合である）は、最終的には図２（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。同図（ｈ）の下方には、図１のようなアライメントずれのない理想的な場合と図２のようにアライメントずれがあった場合のそれぞれの遮光部Ａ（ベタ黒で示す）、半透光部Ｂ（灰色で示す）及び透光部Ｃ（白で示す）のパターン（上段は理想的な場合、下段はずれた場合）を示し、理想とずれた部分は上記パターンの下に□で示している。その結果、本実施の形態によれば、例えば図示するＰ，Ｑで示した範囲をみてもわかるように、例えば理想的には透光部となるべき部分に半透光膜が残る半透光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図１４参照）透光部となるべき部分に遮光膜が残ってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を低減することができる。

また、アライメントずれにより、レジストパターン２５が図面の左方向にずれて形成された場合（これは半透光部形成領域を露出させる描画パターンが下地に対して左にずれた場合である）は、最終的には図３（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。同図（ｈ）の下方には、図２と同様、図１のようなアライメントずれのない理想的な場合と図３のようにアライメントずれがあった場合のそれぞれの遮光部Ａ（ベタ黒で示す）、半透光部Ｂ（灰色で示す）及び透光部Ｃ（白で示す）のパターン（上段は理想的な場合、下段はずれた場合）を示したが、その結果、図示するＰ，Ｑで示した範囲をみてもわかるように、例えば理想的には透光部となるべき部分に半透光膜が残る半透光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図１５参照）透光部となるべき部分に遮光膜が残ってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を低減できることがわかる。
なお、図２、図３中の例えばＱで示した範囲における理想的には透光部となるべき部分に残った半透光膜は、サイドエッチングのコントロールにより除去することも可能である。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。
本実施の形態によれば図４（ｈ）に示すようなグレートーンマスク５０が出来上がる。このグレートーンマスク５０は、遮光部（ベタ黒で示すＡ領域）は半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）とその上の遮光膜２２（遮光膜パターン２２ａ）で形成され、半透光部（灰色で示すＢ領域）は透明基板２１上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、透光部（白色で示すＣ領域）は露出した透明基板２１で形成されている。

図４に従って製造工程を説明すると、まず、透明基板２１上に、半透光膜２３及び遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が順次形成されたマスクブランクス４０を準備する（同図（ａ））。半透光膜２３、遮光層２２ａ、反射防止層２２ｂの材質や、膜厚、成膜方法等は、実施の形態１の場合と同様である。このマスクブランクス上にレーザ描画用のポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び半透光部形成領域の上に第１のレジストパターン２６を形成する（同図（ｂ））。
次に、該レジストパターン２６をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部形成領域の半透光膜２３を露出させる（同図（ｃ））。
前記工程で残存したレジストパターン２６を除去し（同図（ｄ））、得られた遮光膜パターン２２ａをマスクとして、露出した半透光膜２３をエッチングすることにより、透光部形成領域の透明基板２１を露出させ、透光部を形成する（同図（ｅ））。

次に、再度全面に前記レジスト膜を形成し、遮光部形成領域及び透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成するように所定のパターン描画を行う。この際、本実施の形態では、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成するレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成するように描画を行う。ここでも微小量は、アライメントの位置ずれが発生した場合の位置ずれ量を考慮して適宜決定すればよい。
描画後、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第２のレジストパターン２７を形成する（同図（ｆ））。ここで、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成されたレジストパターン２７ａは、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成されている。
次いで、該レジストパターン２７をマスクとして、露出した半透光部形成領域の半透光膜２３上の遮光膜２２をエッチング等により除去することにより、半透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。そして、該工程で残存したレジストパターン２７を除去することにより、同図（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。

本実施の形態の図４は、アライメントによる位置ずれのない理想的な場合を示しているが、仮に２回目のパターン描画、現像により第２のレジストパターン２７を形成する工程（図４（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２７が図面の右方向にずれて形成された場合は、最終的には図５（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。同図（ｈ）の下方には、図４のようなアライメントずれのない理想的な場合と図５のようにアライメントずれがあった場合のそれぞれの遮光部Ａ（ベタ黒で示す）、半透光部Ｂ（灰色で示す）及び透光部Ｃ（白で示す）のパターン（上段は理想的な場合、下段はずれた場合）を示し、理想とずれた部分は上記パターンの下に□で示している。その結果、本実施の形態によれば、例えば図示するＰで示した範囲をみてもわかるように、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部と隣接する半透光部となるべき部分は半透光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図１７参照）、上記の半透光部となるべき部分に遮光膜が残ってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を解消することができる。

また、アライメントずれにより、レジストパターン２７が図面の左方向にずれて形成された場合は、最終的には図６（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がるが、本実施の形態によれば、図示するＰで示した範囲をみてもわかるように、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部と隣接する半透光部となるべき部分は半透光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図１８参照）、上記の半透光部となるべき部分に遮光膜が残ってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を解消できることがわかる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。
本実施の形態によれば図７（ｈ）に示すようなグレートーンマスク５０が出来上がる。このグレートーンマスク５０は、遮光部（ベタ黒で示すＡ領域）は半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）とその上の遮光膜２２（遮光膜パターン２２ａ）で形成され、半透光部（灰色で示すＢ領域）は透明基板２１上の半透光膜２３（半透光膜パターン２３ａ）で形成され、透光部（白色で示すＣ領域）は露出した透明基板２１で形成されている。

図７に従って製造工程を説明すると、まず、実施の形態２と同様に、透明基板２１上に、半透光膜２３及び遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が順次形成されたマスクブランクス４０を準備する（同図（ａ））。このマスクブランクス上にレーザ描画用のポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び半透光部形成領域の上に第１のレジストパターン２６を形成する（同図（ｂ））。
次に、該レジストパターン２６をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部形成領域の半透光膜２３を露出させる（同図（ｃ））。前記工程で残存したレジストパターン２６を除去し（同図（ｄ））、得られた遮光膜パターン２２ａをマスクとして、露出した半透光膜２３をエッチングすることにより、透光部形成領域の透明基板２１を露出させ、透光部を形成する（同図（ｅ））。

次に、再度全面に前記レジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行う。この際、本実施の形態では、半透光部形成領域に挟まれる透光部形成領域上にはレジストパターンを形成しないように描画を行う。
描画後、現像することにより、第２のレジストパターン２７を形成する（同図（ｆ））。ここで、図中のＲの範囲に示すように、半透光部形成領域に挟まれる透光部にはレジストパターン２７は形成されていない。
次いで、該レジストパターン２７をマスクとして、露出した半透光部形成領域の半透光膜２３上の遮光膜２２をエッチング等により除去することにより、半透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。そして、該工程で残存したレジストパターン２７を除去することにより、同図（ｈ）に示すようなグレートーンマスク５０が出来上がる。

図７は、アライメントによる位置ずれのない理想的な場合を示しているが、仮に２回目のパターン描画、現像により第２のレジストパターン２７を形成する工程（図７（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２７が図面の右方向にずれて形成された場合は、最終的に図８（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。本実施の形態によれば、例えば図示するＰで示した範囲をみてもわかるように、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部と隣接する半透光部となるべき部分は半透光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図１７参照）、上記の半透光部となるべき部分に遮光膜が残ってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を解消することができる。

また、アライメントずれにより、レジストパターン２７が図面の左方向にずれて形成された場合は、最終的には図９（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がるが、本実施の形態によれば、図示するＰで示した範囲をみてもわかるように、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部と隣接する半透光部となるべき部分は半透光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図１８参照）、上記の半透光部となるべき部分に遮光膜が残ってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を解消できることがわかる。

（実施の形態４）
図１０は本発明の実施の形態４によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。
本実施の形態によれば図１０（ｈ）に示すようなグレートーンマスク５０が出来上がる。このグレートーンマスク５０は、遮光部（ベタ黒で示すＡ領域）と半透光部（灰色で示すＢ領域）と透光部（白色で示すＣ領域）で形成される。

図１０に従って製造工程を説明すると、まず、実施の形態２と同様に、透明基板２１上に、半透光膜２３及び遮光層２２ａと反射防止層２２ｂとからなる遮光膜２２が順次形成されたマスクブランクス４０を準備し（同図（ａ））、このマスクブランクス上にレーザ描画用のポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画を行って、現像することにより、マスクブランクス上の遮光部形成領域及び半透光部形成領域の上に第１のレジストパターン２６を形成する（同図（ｂ））。
次に、該レジストパターン２６をマスクとして、露出した遮光膜２２をエッチングすることにより、透光部形成領域の半透光膜２３を露出させる（同図（ｃ））。前記工程で残存したレジストパターン２６を除去し（同図（ｄ））、得られた遮光膜パターン２２ａをマスクとして、露出した半透光膜２３をエッチングすることにより、透光部形成領域の透明基板２１を露出させ、透光部を形成する（同図（ｅ））。

次に、再度全面に前記レジスト膜を形成し、遮光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターン２７を形成するように所定のパターン描画を行う。この際、本実施の形態では、透光部形成領域と隣接する遮光部形成領域上に形成するレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量大きく形成するように描画を行う。ここでも微小量は、アライメントの位置ずれが発生した場合の位置ずれ量を考慮して適宜決定すればよい。
描画後、現像することにより、少なくとも遮光部形成領域に対応する領域にはレジストパターン２７を形成する（同図（ｆ））。ここで、透光部形成領域と隣接する遮光部形成領域上に形成されたレジストパターン２７ｂは、透光部側に設計値よりも微小量大きく形成されている。
次いで、該レジストパターン２７をマスクとして、露出した半透光部形成領域の半透光膜２３上の遮光膜２２をエッチング等により除去することにより、半透光部及び遮光部を形成する（同図（ｇ））。該工程で残存したレジストパターン２７を除去することにより、同図（ｈ）に示すようなグレートーンマスク５０が出来上がる。

図１０は、アライメントによる位置ずれのない理想的な場合を示しているが、仮に２回目のパターン描画、現像により第２のレジストパターン２７を形成する工程（図１０（ｆ）の工程）において、アライメントずれにより、レジストパターン２７が図面の右方向にずれて形成された場合は、最終的に図１１（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がる。本実施の形態によれば、例えば図示するＰで示した範囲をみてもわかるように、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部と隣接する遮光部となるべき部分は遮光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図２０参照）、上記の遮光部となるべき部分が半透光部となってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を解消することができる。

また、アライメントずれにより、レジストパターン２７が図面の左方向にずれて形成された場合は、最終的に図１２（ｈ）に示すようなグレートーンマスクが出来上がるが、本実施の形態によれば、図示するＰで示した範囲をみてもわかるように、仮にアライメントずれによる描画パターンの位置ずれが発生したとしても、例えば理想的には透光部と隣接する遮光部となるべき部分は遮光部となるため、前述した従来の同様な製造工程ではアライメントずれがあると（図２１参照）、上記の遮光部となるべき部分が半透光部となってしまい最終的にパターン欠陥となる問題を解消できることがわかる。

以上、実施の形態１〜４を別々に説明したが、グレートーンマスクのデバイスパターンは種々の形状のものがあるため、実施の形態１或いは２〜４を適宜組み合わせて、部分的にレジストパターンの大きさを調節して対応することにより、仮にアライメントずれが発生した場合の不具合を解消することが可能である。

本発明の実施の形態１によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。 図１の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 図１の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 本発明の実施の形態２によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。 図４の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 図４の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 本発明の実施の形態３によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。 図７の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 図７の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 本発明の実施の形態４によるグレートーンマスクの製造工程を示す模式的断面図である。 図１０の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 図１０の製造工程において位置ずれが発生した場合を説明するための模式的断面図である。 従来のグレートーンマスクの製造工程の一例を示す模式的断面図である。 図１３の製造工程において位置ずれにより起こる不具合を説明するための模式的断面図である。 図１３の製造工程において位置ずれにより起こる不具合を説明するための模式的断面図である。 従来のグレートーンマスクの製造工程の一例を示す模式的断面図である。 図１６の製造工程において位置ずれにより起こる不具合を説明するための模式的断面図である。 図１６の製造工程において位置ずれにより起こる不具合を説明するための模式的断面図である。 従来のグレートーンマスクの製造工程の一例を示す模式的断面図である。 図１９の製造工程において位置ずれにより起こる不具合を説明するための模式的断面図である。 図１９の製造工程において位置ずれにより起こる不具合を説明するための模式的断面図である。 グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程を示す概略断面図である。 グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程（図２２の製造工程の続き）を示す概略断面図である。

符号の説明

２０，４０ マスクブランクス
２１ 透明基板
２２ 遮光膜
２３ 半透光膜
２４，２６ 第１のレジストパターン
２５，２７ 第２のレジストパターン
３０、５０ グレートーンマスク

Claims (4)

1. 遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、
   透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクスを準備する工程と、
   前記マスクブランクス上に前記遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成し、該第１のレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、前記半透光部形成領域の透明基板を露出させる工程と、
   前記工程で残存した第１のレジストパターンを除去し、得られた基板上の全面に半透光膜を成膜することにより、半透光部を形成する工程と、
   前記遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成し、該第２のレジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜及び遮光膜をエッチングすることにより、透光部及び遮光部を形成する工程と、
   を有し、
   少なくとも、半透光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成する前記第１のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
2. 遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、
   透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクスを準備する工程と、
   前記マスクブランクス上に前記遮光部形成領域及び透光部形成領域の上に第１のレジストパターンを形成し、該第１のレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、前記半透光部形成領域の透明基板を露出させる工程と、
   前記工程で残存した第１のレジストパターンを除去し、得られた基板上の全面に半透光膜を成膜することにより、半透光部を形成する工程と、
   前記遮光部形成領域及び半透光部形成領域に対応する領域に第２のレジストパターンを形成し、該第２のレジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜及び遮光膜をエッチングすることにより、透光部及び遮光部を形成する工程と、
   を有し、
   少なくとも、遮光部形成領域と隣接する透光部形成領域上に形成する前記第１のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
3. 遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、
   透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクスを準備する工程と、
   前記マスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングする工程と、
   前記工程で得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程と、
   を有し、
   少なくとも、半透光部形成領域と隣接する透光部上に形成する前記第２のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量小さく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
4. 遮光部、透光部及び半透光部からなるパターンを有するグレートーンマスクの製造方法であって、
   透明基板上に半透光膜及び遮光膜が順次形成されたマスクブランクスを準備する工程と、
   前記マスクブランクス上に形成した第１のレジストパターンを用い、透光部形成領域上の遮光膜及び半透光膜をエッチングする工程と、
   前記工程で得られた基板上に形成した第２のレジストパターンを用い、半透光部形成領域の半透光膜上の遮光膜を除去する工程と、
   を有し、
   少なくとも、透光部と隣接する遮光部上に形成する前記第２のレジストパターンの一部又は全部を、透光部側に設計値よりも微小量大きく形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。

Images