(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる膜厚のレジストパターンの形成に用いられるハーフトーンマスクであって、
第１のレジストパターンの形成に用いる第１のマスクパターンと、
前記第１のレジストパターンより薄膜の第２のレジストパターンの形成に用いる第２のマスクパターンと、
前記第２のマスクパターンの少なくとも一部の端縁領域に形成されて、前記第２のレジストパターンより厚膜のレジストパターンの形成に用いる第３のマスクパターンとを有し、
ポジレジストの露光に用いられる前記第３のマスクパターンの透過率は、前記第２のマスクパターンより小さい透過率に設定され、ネガレジストの露光に用いられる前記第３のマスクパターンの透過率は、前記第２のマスクパターンより大きい透過率に設定されていて、および
前記第３のマスクパターンが、前記第２のマスクパターンの対向端縁に、１．０μｍ〜３μｍの対向間隔で形成されていることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のハーフトーンマスクであって、
前記第３のマスクパターンは、所定幅の線状形状のパターンであることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項３】
請求項２に記載のハーフトーンマスクであって、
前記第３のマスクパターンの線幅は、０．５μｍ〜３μｍの範囲であることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項４】
請求項２乃至３いずれか１項に記載のハーフトーンマスクであって、
前記第３のマスクパターンの形成位置は、前記第２のマスクパターン端縁からパターン内側方向に０μｍ〜１．５μｍであることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項５】
請求項２乃至４いずれか１項に記載のハーフトーンマスクであって、
前記第２のマスクパターンの面積は、前記第１のマスクパターンと前記第３のマスクパターンとの合計面積の１０％以上であることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項６】
請求項２乃至５いずれか１項に記載のハーフトーンマスクであって、
前記第１のマスクパターンの透過率Ｔ１は、０％≦Ｔ１＜５％であり、前記第２のマスクパターンの透過率Ｔ２は、１０％≦Ｔ２≦７０％であり、前記第３のマスクパターンの透過率Ｔ３は、５％≦Ｔ３≦１０％であることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項に記載のハーフトーンマスクであって、
前記第２のマスクパターンは、タンタル、モリブデンシリサイド、クロムのいずれかを主成分とする膜であり、
前記第１のマスクパターン及び前記第３のマスクパターンは、クロムを主成分とする膜とタンタル、モリブデンシリサイド、クロムのいずれかを主成分とする膜を積層した多層膜であることを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項８】
請求項７に記載のハーフトーンマスクであって、
前記多層膜は、窒化クロムを主成分に含む膜、酸化クロム又は酸化窒化クロムを主成分に含む膜を含むことを特徴とするハーフトーンマスク。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のハーフトーンマスクであって、
前記多層膜は、前記第２のマスクパターンの上に中間膜を介して積層され、
該中間膜は、酸化ケイ素、窒化珪素、窒化酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タンタルシリサイド、酸化モリブデンシリサイド、フッ化クロム、フッ化酸化クロム、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫、酸化亜鉛の少なくとも１つ以上を含むことを特徴とするハーフトーンマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフトーンマスク及びその製造方法並びにアクテイブマトリクス型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）装置やＯＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置は、アクテイブマトリクス型表示装置の一例である。このようなアクテイブマトリクス型表示装置の製造において、リフローレジストパターンを用いてフォトリソグラフィ工程数を削減する方法が用いられている。
【０００３】
特開２００２−３３４８３０は、異なる膜厚のレジストパターンをリフロー処理することによりリフローレジストパターンを形成する技術を開示している。なお、このレジストパターンは、ハーフトーンマスクを露光マスクとして形成される（特許文献１参照）。
【０００４】
リフロー処理法には、加熱リフロー処理法及び薬液溶解リフロー処理法がある。薬液溶解リフロー処理によるレジストの広がり度合いは、加熱リフロー処理より大きい。従って、薬液溶解リフロー処理は、隣接するレジストパターンの一体化が容易に行える。また、薬液溶解リフロー処理は、加熱リフロー処理よりレジストと下地との間の密着性が強い。
【０００５】
このようなリフローレジストパターンは、ＬＣＤ装置の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜のパターニングに用いられる。以下、”アモルファスシリコン膜のパターン”を”ａ−Ｓｉパターン”と記載する。ａ−Ｓｉパターンは、ＴＦＴ領域（ソース電極とドレイン電極の下部領域、ゲート電極の上部領域等）、データ線領域（データ線とデータ線端子の下部領域等）に存在している。
【０００６】
上記特許文献１が開示するリフローレジストパターンでは、ＴＦＴ領域やデータ線領域のａ−Ｓｉパターン幅が、ドレイン電極、ソース電極、データ線等の幅より大きくなるため（特許文献１の図５から図７を参照）、ＴＦＴ領域とゲート電極との寄生容量が増大する。またデータ線領域のａ−Ｓｉパターン幅も大きくなるため、データ線と画素電極との寄生容量も増大する。このような寄生容量の増大は、信号の伝送遅延及びＴＦＴのスイッチング速度の低下をもたらし、ＬＣＤ装置に表示ムラが生じる。
【０００７】
図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すようなハーフトーンマスク２００を用いて、データ線領域におけるａ−Ｓｉパターン幅の増大を抑える方法が知られている。図１９（ａ）はＴＦＴ領域に対応する上面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。
【０００８】
図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すハーフトーンマスク２００は、第１のマスクパターン２２１、２２２、第２のマスクパターン２４１、２４２を備える。第１のマスクパターン２２１は、ＴＦＴチャネルに近いドレイン領域に対応したマスクパターンであり、第２のマスクパターン２４１は、ＴＦＴチャネルから離れたドレイン領域に対応したマスクパターンである。また第１のマスクパターン２２２は、ＴＦＴチャネルに近いソース領域に対応したマスクパターンであり、第２のマスクパターン２４２は、ＴＦＴチャネルから離れたソース領域に対応したマスクパターンである。
【０００９】
図１９（ｃ）は、このハーフトーンマスク２００を用いて形成したレジストパターン２２１ａ、２２２ａ、２４１ａ、２４２ａの断面図を示している。なお、レジストはポジ型レジストが用いられている。レジストパターン２２１ａ、２２２ａ、２４１ａ、２４２ａは、ａ−Ｓｉ膜２５１、金属膜２５２を積層した基板２５０の上に形成されている。
【００１０】
図１９（ｃ）に示すように、レジストパターン２４１ａ、２４２ａは、第２のマスクパターン２４１、２４２に対応して形成され、またレジストパターン２２１ａ、２２２ａは、第１のマスクパターン２２１、２２２に対応して形成される。第２のマスクパターン２４１、２４２により形成されたレジストパターン２４１ａ、２４２ａの膜厚は、第１のマスクパターン２２１、２２２により形成されたレジストパターン２２１ａ、２２２ａより薄い。このようなレジストパターン２２１ａ、２２２ａ、２４１ａ、２４２ａをエッチングマスクとして、金属膜２５２をエッチングする。
【００１１】
図１９（ｄ）は、金属膜２５２をエッチングすることにより形成した金属膜パターン２５２ａの断面図である。リフロー処理は、金属膜パターン２５２ａを形成した後のレジストパターン２２１ａ、２２２ａ、２４１ａ、２４２ａに対して行う。
【００１２】
図１９（ｅ）は、リフロー処理で形成されたリフローレジストパターン２２１ｂ、２２２ｂ、２４１ｂ、２４２ｂの断面図である。リフロー処理により厚膜のレジストパターン２２１ａ、２２２ａは大きく広がるため、リフローレジストパターン２２１ｂ、２２２ｂは一体化する。一方、リフロー処理により薄膜のレジストパターン２４１ａ、２４２ａは僅かしか広がらないため、形状変化は小さい。
【００１３】
図１９（ｆ）は、リフローレジストパターン２２１ｂ、２２２ｂ、２４１ｂ、２４２ｂをエッチングマスクとしてａ−Ｓｉ膜２５１をエッチングしたａ−Ｓｉパターン２５１ａの断面図である。このように、リフロー処理を行ってもレジストパターン２４１、２４２の形状変化が小さいため、ａ−Ｓｉパターン２５１ａの幅寸法の増大が抑えられる（特許文献１の図８から図１１を参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−３３４８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、第２のマスクパターン２４１、２４２に対応して形成したａ−Ｓｉパターン２５１ａ等において、幅寸法がばらつく問題があった。このような幅寸法のばらつきは、アクテイブマトリクス型表示装置の性能や信頼性を悪くする。
【００１６】
これは膜厚が薄くなると、露光光の回り込み等によりレジストパターンの幅寸法のばらつきが増大しやすいためである。また、薄膜のレジストパターン２４１ａ、２４２ａのエッジは金属膜２５２をエッチングする工程において削られ易く、さらに乾燥工程等においてレジストパターンの端縁が後退し易いためである。
【００１７】
本発明の主な目的は、基板上に正確な寸法のパターン形成ができる、ハーフトーンマスク及びその製造方法並びにアクテイブマトリクス型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、異なる膜厚のレジストパターンの形成に用いられるハーフトーンマスクであって、第１のレジストパターンの形成に用いる第１のマスクパターンと、第１のレジストパターンより薄膜の第２のレジストパターンの形成に用いる第２のマスクパターンと、第２のマスクパターンの少なくとも一部の端縁領域に形成されて、第２のレジストパターンより厚膜のレジストパターンの形成に用いる第３のマスクパターンとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、厚いレジスト膜を形成するための第１のマスクパターンと、薄いレジスト膜を形成するための第２のマスクパターンとに加えて、第３のマスクパターンを設けたので、基板上に正確な寸法のパターンが形成できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の各実施の形態では、ポジ型レジストに対して露光を行うポジ型ハーフトーンマスクを例に説明するが、ネガ型ハーフトーンマスクにも適用可能である。
【００２１】
また、マスクパターン、レジストパターンの形や寸法を規定する際には、「幅」、「厚み」、「矩形形状」、「線状形状」等と記載する。「幅」は基板の平面方向の寸法であり、「厚み」は基板の垂直方向の寸法である。「矩形形状」、「線状形状」は基板を上から見たときの形を意味する。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、ハーフトーンマスク５００の上面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図を示す。
【００２３】
ハーフトーンマスク５００は、第１のマスクパターン５０２と、第１のマスクパターン５０２より透過率の大きい第２のマスクパターン５０３と、第３のマスクパターン５０４を備えている。第３のマスクパターン５０４は、第２のマスクパターン５０３の少なくとも一部の端縁領域に形成した、線状形状マスクパターンである。
【００２４】
なお、端縁領域とは、寸法ばらつきを抑制したい領域に対応した領域である。このような領域は、第２のマスクパターン５０３の端縁に沿った領域やその端縁から所定距離パターン内側に入った領域が例示できる。第３のマスクパターン５０４を第２のマスクパターン５０３の端縁に沿って形成する場合は、第２のマスクパターン５０３の端縁は第３のマスクパターン５０４の端縁と重なる。
【００２５】
次に、このようなハーフトーンマスク５００を用いて基板５１０にパターンを形成する工程を図２（ａ）〜図２（ｅ）を参照して説明する。
【００２６】
２種類のエッチング層を基板５１０の上に形成し、さらにレジスト５１３を塗布する。説明の都合から、２種類のエッチング層はａ−Ｓｉ膜５１１、金属膜５１２とする。
【００２７】
まず、ハーフトーンマスク５００を用いた露光を行う（図２（ａ））。これにより第１のマスクパターン５０２、第２のマスクパターン５０３、第３のマスクパターン５０４にそれぞれ対応した第１のレジストパターン５０２ａ、第２のレジストパターン５０３ａ、第３のレジストパターン５０４ａが形成される（図２（ｂ））。
【００２８】
図２（ａ）に示す部分拡大図において、第２のマスクパターン５０３の厚みを”ｈ１”で示し、第３のマスクパターン５０４の厚みを”ｈ２”で示している。また、第３のマスクパターン５０４の幅を”Ｌａ”で示している。同様に図２（ｂ）に示す部分拡大図において、第２のレジストパターン５０３ａの厚みを”ｈ３”で示し、第３のレジストパターン５０４ａの厚みを”ｈ４”で示している。また第３のレジストパターン５０４ａの幅を”Ｌｂ”で示している。
【００２９】
このようなレジストパターン５０２ａ、５０３ａ、５０４ａをエッチングマスクとして金属膜５１２をエッチングし、金属パターン５１２ａを形成する（図２（ｃ））。
【００３０】
次に、リフロー処理を行うことによりリフローレジストパターン５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂを形成する（図２（ｄ））。そして、リフローレジストパターン５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂをエッチングマスクとしてａ−Ｓｉ膜５１１をエッチングして、ａ−Ｓｉパターン５１１ａを形成する（図２（ｅ））。
【００３１】
第３のレジストパターン５０４ａは、第２のレジストパターン５０３ａの少なくとも一部の端縁領域に形成され、かつ、幅は狭い。第２のレジストパターン５０３ａの端縁領域は、第３のレジストパターン５０４ａにより保護されているため、金属膜５１２のエッチング工程により第２のレジストパターン５０３ａの端縁が削られない。従って、第２のレジストパターン５０３ａの幅寸法のばらつきを抑制することができる。
【００３２】
また、第２のレジストパターン５０３ａの端縁領域は、第３のレジストパターン５０４ａにより保護されているため、リフロー処理や乾燥処理により第２のレジストパターン５０３ａの端縁の後退が抑制される。
【００３３】
ところで第３のレジストパターン５０４ａの膜厚ｈ４は、第２のレジストパターン５０３ａの膜厚ｈ３より厚い。このため、リフロー処理により第３のレジストパターン５０４ａが大きく広がり、寸法がばらつく恐れがある。しかし、第３のレジストパターン５０４ａの幅Ｌｂは狭いので、リフロー処理により溶融したレジストの表面張力によって幅方向の広がりが抑えられる。従って、第３のレジストパターン５０４ａをエッチングマスクとして形成したａ−Ｓｉパターン５１１ａの寸法ばらつきは、小さくなる。
【００３４】
次に、第２の実施の形態を説明する。本実施の形態はハーフトーンマスクの詳細な製造方法に関する。図３（ａ）〜図３（ｆ）は、ハーフトーンマスク３００の説明図である。
【００３５】
図３（ａ）はＴＦＴに対応するマスクパターンの上面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ６−Ｘ６断面図を示している。図３（ｃ）は、データ線端子に対応するマスクパターンの上面図を示し、図３（ｄ）は図３（ｃ）におけるＸ７−Ｘ７断面図である。また、図３（ｅ）は、第３のマスクパターン３３３を備えるデータ線端子に対応するマスクパターンを示し、図３（ｆ）は図３（ｅ）におけるＸ８−Ｘ８断面図を示す。
【００３６】
ハーフトーンマスク３００は、矩形形状の第１のマスクパターン３２１、３２２、３２３、矩形形状の第２のマスクパターン３４１、３４２、３４３、３４４、線状形状の第３のマスクパターン３３１、３３２、３３３を備える。なお、第１のマスクパターン３２３は、第２のマスクパターン３４１の中に形成されている。
【００３７】
第２のマスクパターン３４１、３４２、３４３、３４４の膜厚は、第１のマスクパターン３２１、３２２、３３１、３３２、第３のマスクパターン３３１、３３２、３３３より薄膜である。
【００３８】
このようなハーフトーンマスク３００は、図４（ａ）〜図４（ｅ）、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す工程を経て製造する。なお説明の都合から、ハーフトーンマスク３００は、図５（ｄ）に示すマスクパターンを持つものとする。この場合、第１のマスクパターン３０や第３のマスクパターン３２は、第１の遮光膜パターン２３と第２の遮光膜パターン２４の重なり領域に対応し、第２のマスクパターン３１は、第２の遮光膜パターン２４のみの領域に対応する。
【００３９】
まず、ガラス基板２１の上に第１の遮光膜２３ａを形成し、この第１の遮光膜２３ａの上に、第１のレジスト２５ａを塗布する（図４（ａ））。そして、露光マスク２６を用いて露光することにより、潜像２５ｃを形成する。その後、現像して第１のレジストパターン２５ｂが形成される（図４（ｂ）、図４（ｃ））。第１のレジストパターン２５ｂは、第１のマスクパターン３０や第３のマスクパターン３２の形状に対応している。
【００４０】
この第１のレジストパターン２５ｂをエッチングマスクとして第１の遮光膜２３ａをエッチングし、第１の遮光膜パターン２３を形成する（図４（ｄ）、図４（ｅ））。
【００４１】
次に、第２の遮光膜２４ａを形成し、その上に第２のレジスト２７ａを塗布する（図５（ａ））。露光マスク２８を用いて露光を行い潜像２７ｃを形成する（図５（ｂ））。
【００４２】
現像して第２のレジストパターン２７ｂが形成される（図５（ｃ））。この第２のレジストパターン２７ｂは、第２のマスクパターン３２の形状に対応している。第２のレジストパターン２７ｂをエッチングマスクとして第２の遮光膜２４ａをエッチングして第２の遮光膜パターン２４を形成する（図５（ｄ））。
【００４３】
これにより、第１のマスクパターン３０や第３のマスクパターン３２は、第１の遮光膜パターン２３と第２の遮光膜パターン２４の重なり領域に対応し、第２のマスクパターン３１は第２の遮光膜パターン２４のみの領域に対応する。
【００４４】
なお、上記のハーフトーンマスク製造方法では、第２の遮光膜パターン２４は、第１の遮光膜パターン２３の形成後に成膜した。しかし、以下に説明するように、第２の遮光膜パターン２４は、第１の遮光膜パターン２３の形成前に成膜することも可能である。
【００４５】
このハーフトーンマスクの製造方法を図６（ａ）〜図６（ｅ）及び図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照して説明する。まず、ガラス基板２１の上に第２の遮光膜２４ａを形成し、その上に第２のレジスト２７ａを塗布する。そして、マスク２８を用いて露光して潜像２７ｃを形成する（図６（ａ）、図６（ｂ））。
【００４６】
露光された第２のレジスト２７ａを現像して第２のレジストパターン２７ｂを形成する（図６Ｃ）。この第２のレジストパターン２７ｂをエッチングマスクとして第２の遮光膜２４ａをエッチングし、第２の遮光膜パターン２４を形成する（図６（ｄ）、図６（ｅ））。
【００４７】
次に、第１の遮光膜２３ａを成膜し、その上に第１のレジスト２５ａを塗布する（図７（ａ））。その後、マスク２６を用いて露光し（図７（ｂ））、第１のレジストパターン２５ｂを形成する（図７（ｃ））。
【００４８】
この第１のレジストパターン２５ｂをエッチングマスクとして第１の遮光膜２３ａをエッチングし、第１の遮光膜パターン２３を形成する（図７（ｄ））。
【００４９】
これにより、第１のマスクパターン３０や第３のマスクパターン３２は、第１の遮光膜パターン２３と第２の遮光膜パターン２４の重なり領域に対応し、第２のマスクパターン３１は、第２の遮光膜パターン２４のみの領域に対応する。
【００５０】
なお、上記ハーフトーンマスク製造方法において、成膜工程の次に露光工程が行われる。このような場合には、位置合わせマークを成膜工程で成膜した膜が覆わないように位置合わせマークをマスキングすることが好ましい。または位置合わせマークを覆った膜を除去する工程を露光工程の前に行うことが好ましい。このような処理により、マスクの位置合わせ精度の低下が防止できる。
【００５１】
上記ハーフトーンマスク製造方法において露光工程は、２回行った。しかし、以下のように、露光工程は１回とすることも可能である。この製造方法を図８（ａ）〜図８（ｆ）を参照して説明する。
【００５２】
まず、第２の遮光膜２４ａと第１の遮光膜２３ａをガラス基板２１上に順次成膜し、その上にレジスト２９ａを塗布する（図８（ａ））。そして、露光を行うことにより潜像２９ｃを形成し、現像を行い、厚い膜のレジスト層と薄い膜のレジスト層からなるレジストパターン２９ｂを形成する（図８（ｂ）、図８（ｃ））。
【００５３】
レジストパターン２９ｂをエッチングマスクとして、第１の遮光膜２４ａと第２の遮光膜２３ａをエッチングし、第１の遮光パターン２３ｂと第２の遮光パターン２４を形成する（図８（ｄ））。
【００５４】
その後、アッシング等を用いてレジストパターン２９ｂを所定量だけ一様に除去することによりレジストパターン２９ｄを形成する。なお、所定量とは、薄いレジスト層に相当する厚みである。そして、残ったレジストパターン２９ｄを用いて第１の遮光パターン２３ｂをエッチングすることにより第１の遮光パターン２３が形成される（図８（ｅ）、図８（ｆ））。
【００５５】
これにより、第１のマスクパターン３０や第３のマスクパターン３２は第１の遮光膜パターン２３と第２の遮光膜パターン２４の重なり領域に対応し、第２のマスクパターン３１は、第２の遮光膜パターン２４のみの領域に対応する。
【００５６】
上記ハーフトーンマスクにおける第１のマスクパターンと第３のマスクパターンとは同じ膜厚を持つので、これらの透過率は同じ値である。しかし、第１のマスクパターンと第３のマスクパターンとで透過率を変えたい場合もある。このような場合は、第３のマスクパターンの膜厚が第１のマスクパターンに対して異なる膜厚を持つようにする。
【００５７】
なお、線状形状の第３のマスクパターンでは、露光光の回り込み比率が大きくなるので、第３のマスクパターンに対応して形成されるレジストパターンの膜厚は、幅の大きな第１のマスクパターンより薄くなる傾向にある。従って、第３のマスクパターンの膜厚を決定する際には、上述したことを考慮して決定する必要がある。
【００５８】
第２の遮光膜の材料として、クロム、タンタル、モリブデンシリサイドが利用できる。また、クロムを主成分とする酸化クロム、酸化窒化クロム、フッ化酸化クロムが利用できる。
【００５９】
また、第１の遮光膜の材料としては、クロムを主成分に含む膜やクロムを主成分とする膜を積層した多層膜を用いることができる。クロムを主成分とする膜として、クロム、窒化クロム、フッ化クロムが例示できる。多層膜として、窒化クロムを主成分とする膜と、酸化クロム又は酸化窒化クロムを主成分とする膜との積層した膜が例示できる。
【００６０】
さらに、中間膜を第１の遮光膜と第２の遮光膜との間に介在させることもできる。このような中間膜として、酸化ケイ素、窒化珪素、窒化酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タンタルシリサイド、酸化モリブデンシリサイド、フッ化クロム、フッ化酸化クロム、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫、酸化亜鉛の膜やこれらの複数を組み合わせた膜が例示できる。
【００６１】
また、露光光に対する第１のマスクパターンの透過率Ｔ１、第２のマスクパターンの透過率Ｔ２、第３のマスクパターンの透過率Ｔ３が、０％≦Ｔ１＜５％、１０％≦Ｔ２≦７０％、５％≦Ｔ３≦１０％を満たすように、これらの材料の種類や膜厚を決定する。これにより、ハーフトーンマスクを用いて形成したレジストパターンは、適切な膜厚になる。
【００６２】
また、図９に示すように、第３のマスクパターンと第２のマスクパターンの端縁間距離ｄは、０μｍ≦ｄ≦１．５μｍを満たすように形成することが好ましい。
【００６３】
また、第３のマスクパターンの線幅Ｌｗ１は、０．５μｍ≦Ｌｗ１＜３μｍを満たすことが好ましく、隣接パターンの間隔Ｌｗ２は、１．０μｍ≦Ｌｗ２＜１０．０μｍを満たすことが好ましい。
【００６４】
さらに、第２のマスクパターンの面積は、第１のマスクパターンと第３のマスクパターンの面積和に対して、１０％以上とすることが好ましい。
【００６５】
マスクパターンの材質、膜厚、寸法等が上記条件を満たすように設定することで、適切膜厚を持つレジストパターンの形成が可能になる。
【００６６】
レジストパターンの幅寸法精度に対する第３のマスクパターンの寄与を確認するために、試料１と試料２のレジストパターンを作成して、その幅Ｌ１をそれぞれ３６点測定した。
【００６７】
なお、試料１は、図３（ｆ）に示すような第２のマスクパターンの端縁に第３のマスクパターンを持つマスクパターンを用いて形成したレジストパターンである。試料２は、図３（ｄ）に示すような第２のマスクパターンのみのマスクパターンを用いて形成したレジストパターンである。
【００６８】
図１０は、測定結果を示す図である。図１０において、矩形領域内の帯状領域は、試料１や試料２のレジストパターンを示し、測定がこのレジストパターンの幅に対して行われたことを示している。
【００６９】
図１０から分かるように、試料１の線幅Ｌ１は、平均値７．２４０μｍ、偏差値（３σ）０．７６２μｍであり、試料２の線幅Ｌ１は、平均値７．６３１μｍ、偏差値（３σ）１．５６５μｍである。
【００７０】
従って、第３のマスクパターンは、レジストパターンの寸法のばらつきを抑えると共に寸法精度を向上させることができる。しかも、第３のマスクパターンは第１のマスクパターンと同時に形成できるため、特別な工程を追加することなく寸法精度の向上が達成できる。
【００７１】
次に、第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は、上記ハーフトーンマスクを用いて製造する縦電界型のＬＣＤ装置に関する。
【００７２】
なお、横電界型（ＩＰＳ：Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の液晶表示装置に対しても本発明のハーフトーンマスクを適用することができる。また、ＬＣＤ装置の他に有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等を、アクテイブマトリクス型表示装置として用いても良い。
【００７３】
ＴＦＴとして逆スタガ形（ボトムゲート形）を例に説明するが、スタガ形（トップゲート形）であってもよい。逆スタガ形ＴＦＴは、半導体層の下側にゲート電極を形成し、半導体層の上側にソース電極、ドレイン電極を形成し構造を持つ。
【００７４】
図１１は、液晶表示装置におけるＴＦＴ基板１の上面図を示し、図１２は、１つの画素３の模式図を示す。ＴＦＴ基板１は、ガラス基板２を備え、このガラス基板２の上に走査線４、データ線５、ゲート端子７、データ線端子９が形成されている。ゲート端子７やデータ線端子９は、ＴＦＴ基板１の端部領域に形成されている。
【００７５】
互いに鎖交した複数の走査線４とデータ線５は、表示領域を複数の領域に区画している。１つの区画領域は１つの画素３に対応し、各画素３にはＴＦＴ１１及び画素電極３ａが設けられている。
【００７６】
走査線４はゲート引出配線６を介して、ゲート端子７と電気的に接続され、データ線５は信号引出配線８を介して、データ線端子９と電気的に接続されている。ＴＦＴ１１のゲート電極４ａは走査線４に接続され、ＴＦＴ１１のドレイン電極５ａは、データ線５に接続されている。
【００７７】
そして、走査線４の信号に応じてゲート電極４ａの電位が変化することによりＴＦＴ１１はオンオフする。ＴＦＴ１１がオン状態となると、データ線５の信号は、ドレイン電極５ａ及びソース電極５ｂを介して画素電極３ａに印可される。
【００７８】
図１３（ａ）は、ＴＦＴ１１の詳細平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸ３−Ｘ３断面図を示す。また、図１４（ａ）は図１１に示したデータ線端子９の平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸ４−Ｘ４断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＸ５−Ｘ５断面図を示す。
【００７９】
図１３（ｂ）に示すように、半導体層１０の上にコンタクト層１０ａ、ドレイン電極５ａ及びソース電極５ｂが形成されている。また、半導体層１０の下にゲート絶縁膜１２及びゲート電極４ａが形成されている。ソース電極５ｂは、パッシベーション膜１２ａに形成したコンタクトホール１２ｂを介して画素電極３ａと接続されている。ゲート電極４ａと走査線４は同一の金属膜を含み、またドレイン電極５ａとデータ線５は同一の金属膜を含んでいる。
【００８０】
データ線端子９及び信号引出配線８は、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜１２、半導体層１０、コンタクト層１０ａ、データ線端子電極５ｃ、パッシベーション膜１２ａの積層体である。但し、データ線端子９のパッシベーション膜１２ａにコンタクトホール１２ｂを形成し、データ線端子電極５ｃと画素電極３ａとを接続している点が信号引出配線８と相違する。データ線端子９及び信号引出配線８における半導体層１０の幅寸法は、データ線端子電極５ｃの幅寸法と同じである。
【００８１】
このようなＴＦＴ基板１の製造方法を図１５（ａ）〜図１５（ｆ）、図１６（ａ）〜図１６（ｅ）、図１７（ａ）〜図１７（ｅ）を参照して説明する。
【００８２】
図１５（ａ）〜図１５（ｆ）はレジストパターン形成までの工程を示し、図１６（ａ）〜図１６（ｅ）はリフローレジストパターンによるエッチングまでの工程を示し、図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は透明電極の形成までの工程を示す。
【００８３】
図１５（ａ）において、左側図は図３（ａ）に対応したＴＦＴ領域の上面図であり、中央側図は図３（ｃ）に対応したデータ線端子の上面図であり、右側図は図３（ｅ）に対応した第３のマスクパターンを備えるデータ線端子の上面図である。そして、図１５（ｂ）〜図１５（ｆ）、図１６（ａ）〜図１６（ｅ）、図１７（ａ）〜図１７（ｅ）において、左側図は図１５（ａ）のＸ９−Ｘ９断面図、中央側図は、Ｘ１０−Ｘ１０断面図、右側図はＸ１１−Ｘ１１断面図を示す。以下、左側図、中央図、右側図を区別する場合は、図面番号に”Ｌ”、”Ｍ”、”Ｒ”を付ける。例えば、図１５（ａ）の左側図は、図１５（ａ）−Ｌと記載し、図１５（ａ）の中央図は、図１５（ａ）−Ｍと記載し、図１５（ａ）の右側図は、図１５（ａ）−Ｒと記載する。
【００８４】
図１５を参照してレジストパターンを形成するまでの工程を説明する。まず、ガラス基板２に金属膜を成膜し、この金属膜を周知のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術等を用いて加工して、ゲート電極４ａを形成する（図１５（ｂ））。このとき、走査線（図示せず）もゲート電極４ａと同時に形成するが、データ線端子９やデータ線５は、ゲート電極４ａに対応した配線層を持たないため、この配線層の金属膜はエッチングされて残らない（図１５（ｂ）−Ｍ、図１５（ｂ）−Ｒ）。
【００８５】
アルミニウム、モリブデン、クロム、これらを主成分とする合金等を材料とする金属膜は、スパッタリング法を用いて１００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さで成膜する。
【００８６】
次に、シリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜１２、アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）からなる半導体層１０、高不純物濃度ｎ＋アモルファスＳｉ（ａ−ｎ＋Ｓｉ）からなるコンタクト層１０ａ、クロムとアルミニウムとの合金からなるデータ線端子電極５ｃを順次積層する（図１５（ｃ））。ゲート絶縁膜１２、半導体層１０、コンタクト層１０ａは、プラズマＣＶＤ法を用いて形成し、それぞれの膜厚は、約４００ｎｍ、約３００ｎｍ、約５０ｎｍである。また、データ線端子電極５ｃの膜厚は、約２５０ｎｍである。
【００８７】
次に、ポジ型フォトレジストを塗布し、８０℃〜１００℃で加熱処理する。加熱処理によりフォトレジストの中の溶媒成分が除去され、レジスト膜１３が形成される（図１５（ｄ））。
【００８８】
次に、所定パターンを持つ上記ハーフトーンマスク１６を用いて露光を行う（図１５（ｅ））。ハーフトーンマスク１６のパターンは、第１のマスクパターン３２１、３２２、３２３、第２のマスクパターン３４１、３４２、３４３、第３のマスクパターン３３１、３３２、３３３を含んでいる。
【００８９】
第１のマスクパターン３２１、３２２、３２３、第２のマスクパターン３４１、３４２、３４３、第３のマスクパターン３３１、３３２、３３３の透過率に応じてレジストは感光する。露光を行った後、アルカリ溶液などの現像液による現像を行う（図１５（ｆ））。
【００９０】
これにより、第１のマスクパターン３２１、３２２、３２３に対応した膜厚が約１．５μｍ〜２．５μｍの第１のレジストパターン３２１ａ、３２２ａ、３２３ａが形成される。また、第２のマスクパターン３４１、３４２、３４３に対応した膜厚が約０．２μｍ〜１．５μｍの第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａ、３４３ａが形成される。さらに、第３のマスクパターン３３１、３３２、３３３に対応した膜厚が約１．５〜２．５μｍの第３のレジストパターン３３１ａ、３３２ａ、３３３ａが形成される。第１のレジストパターン３２１ａ、３２２ａ、３２３ａの厚膜は、第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａ、３４３ａの膜厚より厚くなっている。
【００９１】
また、高精度の幅寸法が要求される第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａの端縁等には、第３のレジストパターン３３１ａ、３３２ａを形成して、幅寸法のバラツキを抑制する。
【００９２】
次に、レジストパターンをリフロー処理するまでの工程を図１６（ａ）〜図１６（ｅ）を参照して説明する。まず、第１のレジストパターン３２１ａ、３２２ａ、３２３ａ、第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａ、３４３ａ、第３のレジストパターン３３１ａ、３３２ａ、３３３ａをエッチングマスクとして、データ線端子電極５ｃ、コンタクト層１０ａをドライエッチングする（図１６（ｂ））。
【００９３】
このエッチングによりドレイン電極５ａ、ソース電極５ｂ、データ線５及びコンタクト層１０ａを形成する。またソース領域とドレイン領域のコンタクト層１０ａは切り離されて半導体層１０にチャネルが形成される（図１６（ａ）−Ｌ）。また、データ線５、データ線端子９、信号引出配線８のデータ線端子電極５ｃ及びコンタクト層１０ａを形成する（図１６（ｂ）−Ｍ、図１６（ｂ）−Ｒ）。
【００９４】
データ線端子電極５ｃ、コンタクト層１０ａをエッチングした後、ガラス基板２を有機溶剤の蒸気に曝すことによりリフロー処理を行う（図１６（ｃ））。有機溶剤として、アセトン、プロピレングリコールモノエチルエーテルが例示できる。また、暴露時間は、０．１〜３分程度が例示できる。
【００９５】
有機溶剤はレジストに浸透してレジストが溶融してリフローする。レジストパターンがリフローすると、厚膜の第１のレジストパターン３２１ａ、３２２ａ、３２３ａが広がり、第１のリフローレジストパターン３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂが形成される。
【００９６】
このとき第１のリフローレジストパターン３２１ｂと第１のリフローレジストパターン３２２ｂは、領域Ｋで一体化する（図１６（ｄ）−Ｌ）。この一体化領域はＴＦＴのチャネル領域に対応している。
【００９７】
第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａもリフローして第２のリフローレジストパターン３４１ｂ、３４２ｂとなる。しかし、第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａがリフローしても、レジストの表面張力のために広がりは小さい。従って、第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａの形状変化は小さい。
【００９８】
このように、レジストパターンの厚みに応じてリフローの度合いが異なるので、リフローによるレジスト膜厚の減少、次のエッチング工程で要求されるエッチング耐性を考慮してレジストパターンの厚みを設定する。
【００９９】
レジストパターンの端縁部は、平坦な部分に比べてエッチングにより削られ易いため、幅寸法はばらつき易い。幅寸法のばらつきは、先に説明したように寄生容量の増大をもたらし、画像表示特性を低下させる。そこで、本発明では、レジストの端縁部がエッチングにより削られることを見越して、厚膜の第３のレジストパターン３３１ａ、３３２ａを形成する。
【０１００】
この第３のレジストパターン３３１ａ、３３２ａは、幅の狭い線状形状であり、溶融したレジストの表面張力によりレジストパターンの広がりは非常に小さい。従って、第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａの寸法のばらつきが抑えられる。
【０１０１】
なお、ドレイン電極５ａ及びソース電極５ｂの対向領域に対応する第２のマスクパターンの領域に第３のマスクパターンを設ける場合は、第３のマスクパターンは、少なくとも９μｍ２以上の面積を持つことが好ましい。また、コンタクトホールに対応する領域のマスクパターンに第３のマスクパターンを設ける場合は、第３のマスクパターンは、少なくとも９μｍ２以上の面積を持つことが好ましい。このように第３のマスクパターンの面積を設定することで、リフローして広がろうとする力と表面張力とがバランスし、第２のレジストパターン３４１ａ、３４２ａの寸法のばらつきが抑えられる。
【０１０２】
次に、このようなリフローレジストをエッチングマスクとして半導体層１０エッチングする（図１６（ｄ））。エッチングは、例えば反応性イオンエッチング法により行う。
【０１０３】
ソース領域、ドレイン領域に対応する第１のリフローレジストパターン３２１ｂと第１のリフローレジストパターン３２２ｂは領域Ｋで一体化されているので、ソース領域、チャネル領域、ドレイン領域が一体になった半導体領域が形成される。
【０１０４】
次に、透明電極を形成するまでの工程を図１７を参照して説明する。リフローレジストを剥離した後、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜からなるパッシベーション膜１２ａを全面に形成する（図１７（ａ））。
【０１０５】
そして、パッシベーション膜１２ａの上にレジスト５０を塗布し、コンタクトホール１２ｂに対応したマスクパターン５５ａを備えるマスク５４を用いて露光して潜像５０ａを形成する（図１７（ｂ））。
【０１０６】
その後、レジストを現像して得られるレジストパターンをエッチングマスクとして、パッシベーション膜１２ａをエッチングし、コンタクトホール１２ｂを形成する（図１７（ｃ））。
【０１０７】
次に、全面にＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide)等の透明導電膜５６を成膜し、その上にレジスト５７を塗布する。そして、マスク５８を用いて露光し潜像５７ａを形成した後、現像を行ってレジストパターンが形成される（図１７（ｄ））。
【０１０８】
このレジストパターンをエッチングマスクとして透明導電膜５６をエッチングして、画素電極３ａ及びデータ線端子部の透明電極３ｂを形成する（図１７（ｅ））。
【０１０９】
図１８は、このようにして形成されたＴＦＴ基板を用いた液晶表示装置の断面図である。液晶表示装置７０は、上記方法で製造したＴＦＴ基板７１、カラーフィルタ，ブラックマトリックス，対向電極，配向膜等が形成された対向基板７２、対向基板７２とＴＦＴ基板７１との間に充填された液晶７３、ＴＦＴ基板７１に向けて光を照射するバックライト７４、偏光板７５等を備える。
【０１１０】
そして、走査線からの信号によりＴＦＴが選択されてＯＮ、ＯＦＦ動作する。ＴＦＴがＯＮ状態になると、データ線の信号が画素３に印可される。
【０１１１】
対向電極には一定の電圧が印可されているので、画素電極と対向電極との間に電界が発生し、この電界に応じて液晶の偏向方向が変化して、バックライトから照射される光の透過が制御される。これにより、画像が表示される。
【０１１２】
このとき、走査線やデータ線の線幅やＴＦＴのチャネル幅等が設計値の寸法を持つため、寄生容量の増大等が抑えられて、高画質の画像表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１の実施の形態にかかるハーフトーンマスクの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）はＸ２−Ｘ２断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるハーフトーンマスクを用いてリフローレジストパターンを形成する工程を示す図で、（ａ）は露光工程、（ｂ）及び（ｃ）はエッチング工程、（ｄ）はリフロー工程、（ｅ）はリフローレジストを用いたエッチング工程を示す。
【図３】第２の実施の形態にかかるハーフトーンマスクの構成を示す図で、（ａ）はＴＦＴ領域の上面図、（ｂ）はＸ６−Ｘ６断面図、（ｃ）はデータ線端子領域の上面図、（ｄ）はＸ７−Ｘ７断面図、（ｅ）は第３のマスクパターンを備えるデータ線端子領域の上面図、（ｆ）はＸ８−Ｘ８断面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるハーフトーンマスクの製造方法における第１の遮光膜パターンの形成までの工程を示す図で、（ａ）及び（ｂ）は露光工程を示し、（ｃ）〜（ｅ）はパターニング工程を示す。
【図５】図４に続く工程を示す図で、（ａ）及び（ｂ）は露光工程を示し、（ｃ）及び（ｄ）はパターニング工程を示す。
【図６】第２の実施の形態にかかる他のハーフトーンマスクの製造方法における第２の遮光膜パターンの形成までの工程を示す図で、（ａ）及び（ｂ）は露光工程を示し、（ｃ）〜（ｅ）はパターニング工程を示す。
【図７】図６に続く工程を示す図で、（ａ）及び（ｂ）は露光工程を示し、（ｃ）及び（ｄ）はパターニング工程を示す。
【図８】第２の実施の形態の他のハーフトーンマスクの製造方法の工程を示す図で、（ａ）及び（ｂ）は露光工程を示し、（ｃ）〜（ｆ）はパターニング工程を示す。
【図９】第２の実施の形態の第３のマスクパターンの形成条件を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の第３のマスクパターンによるレジストパターンの線幅のばらつき測定の結果を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかるＴＦＴ基板の部分上面図である。
【図１２】第３の実施の形態にかかる画素の上面図である。
【図１３】第３の実施の形態にかかるＴＦＴの構造を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）はＸ３−Ｘ３断面図である。
【図１４】第３の実施の形態にかかるデータ線端子部の構造を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）はＸ４−Ｘ４断面図、（ｃ）はＸ５−Ｘ５断面図である。
【図１５】第３の実施の形態にかかるハーフトーンマスクを用いて、ＴＦＴ基板の製造に用いるレジストパターンを形成する工程を示す図で、（ａ）はマスクパターン、（ｂ）〜（ｅ）は露光工程を示し、（ｆ）は現像工程を示す。
【図１６】図１５に続く工程を示す図で、（ａ）及び（ｂ）はレジストパターンによりエッチングする工程を示し、（ｃ）はリフロー工程を示し、（ｄ）及び（ｅ）はエッチング工程を示す。
【図１７】図１６に続く工程を示す図で、（ａ）〜（ｃ）はコンタクトホール形成工程を示し、（ｄ）及び（ｅ）は透明電極形成工程を示す。
【図１８】第３の実施の形態にかかる液晶表示装置の断面図である。
【図１９】関連するリフロー技術を説明する図で、（ａ）はハーフトーンマスクの上面図、（ｂ）はＸ１−Ｘ１断面図、（ｃ）はレジストパターン工程、（ｄ）はエッチング工程、（ｅ）はリフロー工程、（ｆ）はエッチング工程を示す。
【符号の説明】
【０１１４】
５００    ハーフトーンマスク
５０２    第１のマスクパターン
５０２ａ    第１のレジストパターン５０２ｂリフローレジストパターン
５０３    第２のマスクパターン
５０３ａ    第２のレジストパターン
５０４    第３のマスクパターン
５０４ａ    第３のレジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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