(57)【要約】【課題】パターン形状及び断面形状の良好なハーフトーン膜タイプのグレートーンマスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】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２１上に形成された遮光膜２２の上に第１レジストパターン２３ａを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングして遮光膜パターン２２ａを形成する工程と、遮光膜パターン２２ａ上に半透光膜２４を形成し、その上に第２レジストパターン２３ｂを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして半透光膜をエッチングして半透光膜パターン２４ａを形成する工程とを有し、半透光膜の材料は、遮光膜の材料よりも、半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対しエッチングレートが大きい材料である。例えば、遮光膜はＣｒを主成分とする材料、半透光膜はＣｒとＮとを含む材料である。【選択図】図９
2006268035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第１のレジストパターンを剥離する工程と、
前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第２のレジストパターンを剥離する工程と、
を有し、
前記半透光膜を構成する材料は、前記遮光膜を構成する材料よりも、前記半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対し、エッチングレートが大きい材料であることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【請求項２】
前記遮光膜はクロム（Ｃｒ）を主成分とする材料からなり、前記半透光膜はクロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）とを含む材料からなることを特徴とする請求項１に記載のグレートーンマスクの製造方法。
【請求項３】
前記半透光膜パターンを形成する際のエッチングに対する半透光膜の遮光膜に対するエッチング選択比（半透光膜のエッチングレート／遮光膜のエッチングレート）が２以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のグレートーンマスクの製造方法。
【請求項４】
前記半透光膜パターンを形成するためのエッチングに用いられるエッチング液と遮光膜パターンを形成するためのエッチングに用いられるエッチング液とが、同種のエッチング液で濃度が異なるものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法を用いて得られるグレートーンマスクであって、
透明基板上に形成された遮光膜パターンと、その上に形成された半透光膜パターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記遮光膜パターンの遮光膜により形成され、前記半透光部は、前記半透光膜パターンの前記遮光膜パターンの基板露出部に形成された半透光膜により形成されていることを特徴とするグレートーンマスク。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、
透明基板上に、遮光膜パターンと、該遮光膜パターン上に形成された半透光膜とを有し、前記半透光膜を構成する材料は、前記遮光膜を構成する材料よりも、前記半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対し、エッチングレートが大きい材料であることを特徴とするグレートーンマスクブランク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及びグレートーンマスク並びにグレートーンマスクブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
図３及び図４（図４は図３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３（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３（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３（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４（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４（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４（３））。
【０００４】
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。例えば図５に示されるように、ソース／ドレインに対応する遮光部１１ａ、１１ｂと、透光部１２と、チャネル部に対応する半透光部（グレートーン部）１３とを有し、半透光部１３は、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターン１３ａを形成した領域である。遮光部１１ａ、１１ｂと遮光パターン１３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図５で半透光部１３における透過部１３ｂのスペース幅を３μｍ未満、遮光パターン１３ａのライン幅を露光機の解像限界以下の３μｍ未満とする。
【０００５】
ところが、上述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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、以下のような方法である。ここでは、一例として図６に示すようなＬＣＤ基板用のパターン１００を挙げて説明する。パターン１００は、パターン１０１ａ、１０１ｂからなる遮光部パターン１０１と、この遮光部のパターン１０１ａ，１０１ｂ間の半透光部パターン１０３と、これらパターンの周囲に形成される透光部パターン１０２とで構成されている。
【０００８】
まず、透明基板上に半透光膜及び遮光膜を順次形成したマスクブランクスを準備し、このマスクブランクス上にレジスト膜を形成する。次に、パターン描画を行って、現像することにより、上記パターン１００の遮光部パターン１０１及び半透光部パターン１０３に対応する領域にレジストパターンを形成する。次いで、適当な方法でエッチングすることにより、上記レジストパターンが形成されていない透光部パターン１０２に対応する領域の遮光膜とその下層の半透光膜が除去されて、図７（１）に示すようなパターンが形成される。すなわち、透光部２０２が形成され、同時に、前記パターン１００の遮光部と半透光部に対応する領域の遮光パターン２０１が形成される。残存するレジストパターンを除去してから、再び、レジスト膜を基板上に形成し、パターン描画を行って、現像することにより、今度は前記パターン１００の遮光部パターン１０１に対応する領域にレジストパターンを形成する。次いで、適当なエッチングにより、レジストパターンの形成されていない半透光部の領域の遮光膜のみを除去する。これにより、図７（２）に示すように前記パターン１００に対応するパターンが形成される。すなわち、半透光膜のパターン２０３による半透光部が形成され、同時に、遮光部のパターン２０１ａ、２０１ｂが形成される。
【０００９】
また、下記特許文献１には、上述の２度目のフォトリソ工程で、半透光部の領域の遮光膜のみをエッチングにより除去する際に、下層の半透光膜の膜減りを防止するために、マスクブランクスにおける透明基板上の半透光膜と遮光膜との間にエッチングストッパー膜を設けることが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１８９２８１号公報
【非特許文献１】「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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来のグレートーンマスク製造方法によると、遮光膜と半透光膜に例えば主成分が同じ材料（例えばクロムとクロム化合物など）を用いた場合、遮光膜と半透光膜のエッチング特性が近似しているので、前述の２度目のフォトリソ工程で、半透光部の領域の遮光膜のみをエッチングにより除去する際のエッチングの終点の判断が難しく、エッチングが足りないと半透光膜上に遮光膜が残ってしまい、エッチングがオーバーであると半透光膜の膜減りが起こり、何れにしても所望の半透光性が得られないという問題がある。従って、遮光膜及び半透光膜は少なくともエッチング特性が異なる材料の組合せを選択する必要があり、材料選択の幅が制約される。また、このように遮光膜及び半透光膜にエッチング特性が異なる材料の組合せを選択したとしても、上述の半透光膜の膜減りを完全に防止することが出来るわけではない。
【００１２】
この場合、上記特許文献１に記載のように、使用するマスクブランクスにおける透明基板上の半透光膜と遮光膜との間にエッチングストッパー膜を設けることにより、半透光部領域の遮光膜のエッチングを多少オーバー気味に行っても下層の半透光膜の膜減りを防ぐことができる。しかし、使用するマスクブランクスの層構成が、半透光膜、エッチングストッパー膜及び遮光膜の３層となり、成膜が３段階必要で、製造コストを圧迫する。また、全体の膜厚が厚くなるため、アスペクト比（パターン寸法と高さの比）が大きく、その結果遮光部のパターン形状やパターン精度が悪くなり、またエッチング時間が長くなるという問題もある。また、遮光膜のエッチング後、残存するエッチングストッパー膜を除去する際に、やはり下地の半透光膜の膜減りの問題が生じる。エッチングストッパー膜が残っていても半透光膜の透過率に影響を与えないような材料であれば、そのまま除去せずに残しておくことも出来るが、エッチングストッパー膜の材料や膜厚が制約される。
【００１３】
このような問題を解決できるグレートーンマスクとして、本出願人は先に、遮光部が、透明基板上に設けられた遮光膜及びその上に成膜された半透光膜より形成され、半透光部は、半透光部に対応する領域を露出させた透明基板上に成膜された半透光膜より形成されているグレートーンマスクを提案した（特願２００４−６５１１５）。
このグレートーンマスクは次のようにして製造することができる（図８参照）。
【００１４】
まず、ガラス基板等の透明基板２１上に、例えばクロム（Ｃｒ）を主成分とする材料を用いた遮光膜２２を形成したマスクブランク２０の上に、電子線用のポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画、現像を行って、レジストパターン２３ｃを形成する（図８（ａ）（ｂ）参照）。このレジストパターン２３ｃは、半透光部を形成する領域（図８に図示するＢの領域）ではレジストが除去され、遮光部を形成する領域（図８に図示するＡの領域）及び透光部を形成する領域（図８に図示するＣの領域）にはレジストが残存する。
次に、形成されたレジストパターン２３ｃをマスクとして、遮光膜２２をエッチングして、遮光部及び透光部に対応する遮光膜パターン２２ｂを形成する（図８（ｃ）参照）。半透光部に対応する領域（Ｂ領域）では、上記遮光膜２２のエッチングにより下地の透明基板２１が露出した状態である。残存するレジストパターン２３ｃは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する（図８（ｄ）参照）。
【００１５】
次に、以上のようにして得られた透明基板２１上に遮光膜パターン２２ｂを有する基板上の全面に半透光膜２４を成膜する（図８（ｅ）参照）。これにより、半透光部に対応する領域では、露出した透明基板２１上に直接半透光膜２４が成膜されて半透光部を形成する。
次に、再び全面に前記ポジ型レジスト膜を形成し、２回目の描画を行う。描画後、これを現像して、透光部（Ｃ領域）ではレジストが除去され、遮光部及び半透光部にはレジストが残存するレジストパターン２３ｄを形成する（図８（ｆ）参照）。
【００１６】
次に、形成されたレジストパターン２３ｄをマスクとして、透光部となるＣ領域の半透光膜２４及び遮光膜２２ｂをエッチングにより除去する。これにより、遮光部は透光部と画され、遮光部（Ａ領域）及び透光部（Ｃ領域）が形成される（図８（ｇ）参照）。残存するレジストパターン２３ｄは、酸素アッシング等を用いて除去する（図８（ｈ）参照）。
以上のようにして上記グレートーンマスク４０が出来上がる。
このように、半透光部は、半透光部に対応する領域を露出させた透明基板上に直接半透光膜を成膜してなるため、従来のように半透光部を形成する場合に、上層の遮光膜のみをエッチングにより除去して下層の半透光膜を露出させる必要がなくなり、それゆえ遮光膜と半透光膜を共にエッチング特性が同じか或いは近似した膜材料で形成することもでき、膜材料の選択の幅が広がる。従って、従来の遮光膜と半透光膜の間に設けていたエッチングストッパー膜は不要であり、全体の膜厚を薄く出来て、アスペクト比を小さくすることができる。
【００１７】
しかしながら、上記製造方法を実際に実施した場合、次のような問題点があった。即ち、遮光膜と半透光膜の膜材料のエッチング特性が同一又は近似している場合は、上述の図８（ｇ）の工程において、透光部となるＣ領域の半透光膜２４及び遮光膜２２ｂのエッチングを同一エッチングガス（ドライエッチング）又は同一エッチング液（ウェットエッチング）で一度に或いは連続的に処理することが出来るが、実際には、上層の半透光膜２４がエッチングされ、続いて下層の遮光膜２２ｂがエッチングされている間に、側面が露出した半透光膜（半透光部となるＢ領域）のサイドエッチングが進み（図１０のＤで示すダメージ部分）、その結果半透光部のパターン形状を悪化させるという問題点があった。
【００１８】
そのような半透光膜のサイドエッチングを防止するために、前述の方法のように１回目のエッチングで半透光部を形成する領域をエッチングし、２回目のエッチングで透光部を形成する領域をエッチングするのではなく、１回目のエッチングで半透光部及び透光部を形成する領域をエッチングし、２回目のエッチングで透光部を形成する領域をエッチングする、次のような方法により同様のグレートーンマスクを製造することが考えられる（図９参照）。
【００１９】
まず、ガラス基板等の透明基板２１上に、例えばクロム（Ｃｒ）を主成分とする材料を用いた遮光膜２２を形成したマスクブランク２０の上に、ポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画、現像を行って、レジストパターン２３ａを形成する（図９（ａ）（ｂ）参照）。このレジストパターン２３ａは、半透光部を形成する領域（図９に図示するＢの領域）及び透光部を形成する領域（図９に図示するＣの領域）を露出させ、遮光部を形成する領域（図９に図示するＡの領域）にのみレジストが残存する。
次に、このレジストパターン２３ａをマスクとして、遮光膜２２をエッチングして、遮光部に対応する遮光膜パターン２２ａを形成する（図９（ｃ）参照）。半透光部及び透光部に対応する領域では、上記遮光膜２２のエッチングにより下地の透明基板２１が露出した状態である。残存するレジストパターン２３ａは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する（図９（ｄ）参照）。
【００２０】
次に、以上のようにして得られた透明基板２１上に遮光膜パターン２２ａを有する基板上の全面に半透光膜２４を成膜する（図９（ｅ）参照）。
再び全面に前記ポジ型レジスト膜を形成し、２回目の描画を行う。描画後、これを現像して、透光部（Ｃ領域）を露出させ、遮光部及び半透光部にレジストが残存するレジストパターン２３ｂを形成する（図９（ｆ）参照）。
次に、形成されたレジストパターン２３ｂをマスクとして、透光部となるＣ領域の半透光膜２４をエッチングにより除去する（図９（ｇ）参照）。残存するレジストパターン２３ｂは、酸素アッシング等を用いて除去する（図９（ｈ）参照）。
以上のようにして上記グレートーンマスク３０が出来上がる。
【００２１】
この図９に示す方法を用いた場合、２回目のエッチングでは半透光膜のみをエッチングすればよく、前述の図８に示す方法のように２回目のエッチングで半透光膜、遮光膜の順に両方をエッチングする必要がなくなる。
しかしながら、図９に示す方法を用いた場合、遮光膜と半透光膜のエッチング特性が同一又は近似していると、透光部に対応する領域の半透光膜２４をエッチングする工程（図９（ｇ））において、実際には、隣接する断面が露出している遮光膜２２ａのサイドエッチングが進み、図１１中のＤで示すように断面形状を悪化させることがある。
そこで本発明の目的は、従来の問題点を解消して、パターン形状及び断面形状が良好なハーフトーン膜タイプのグレートーンマスク及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第１のレジストパターンを剥離する工程と、前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第２のレジストパターンを剥離する工程と、を有し、前記半透光膜を構成する材料は、前記遮光膜を構成する材料よりも、前記半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対し、エッチングレートが大きい材料であ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）前記遮光膜はクロム（Ｃｒ）を主成分とする材料からなり、前記半透光膜はクロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）とを含む材料からなることを特徴とする構成１に記載のグレートーンマスクの製造方法である。
（構成３）前記半透光膜パターンを形成する際のエッチングに対する半透光膜の遮光膜に対するエッチング選択比（半透光膜のエッチングレート／遮光膜のエッチングレート）が２以上であることを特徴とする構成１又は２に記載のグレートーンマスクの製造方法である。
【００２３】
（構成４）前記半透光膜パターンを形成するためのエッチングに用いられるエッチング液と遮光膜パターンを形成するためのエッチングに用いられるエッチング液とが、同種のエッチング液で濃度が異なるものであることを特徴とする構成１乃至３の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法である。
（構成５）構成１乃至４の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法を用いて得られるグレートーンマスクであって、透明基板上に形成された遮光膜パターンと、その上に形成された半透光膜パターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記遮光膜パターンの遮光膜により形成され、前記半透光部は、前記半透光膜パターンの前記遮光膜パターンの基板露出部に形成された半透光膜により形成されていることを特徴とするグレートーンマスクである。
（構成６）構成１乃至４の何れかに記載のグレートーンマスクの製造方法に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、透明基板上に、遮光膜パターンと、該遮光膜パターン上に形成された半透光膜とを有し、前記半透光膜を構成する材料は、前記遮光膜を構成する材料よりも、前記半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対し、エッチングレートが大きい材料であることを特徴とするグレートーンマスクブランクである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第１のレジストパターンを剥離する工程と、前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第２のレジストパターンを剥離する工程とを有するグレートーンマスクの製造方法にあって、半透光膜を構成する材料は、遮光膜を構成する材料よりも、半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対しエッチングレートが大きい材料としたので、上記半透光膜のエッチングの際に断面が露出している遮光膜のサイドエッチングの進行を抑制でき、その結果、平面視のパターン形状だけでなく断面形状も良好なグレートーンマスクが得られる。また、このグレートーンマスクを用いて製造したＬＣＤ等は、特性が良好で高信頼性のものが得られる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、前記遮光膜はクロム（Ｃｒ）を主成分とする材料とし、前記半透光膜はクロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）とを含む材料としたことにより、半透光膜は、遮光膜よりも、半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対しエッチングレートが大きくなり、上記半透光膜のエッチングの際に断面が露出している遮光膜のサイドエッチングの進行を抑制でき、パターン形状及び断面形状の良好なグレートーンマスクが得られる。
請求項３の発明によれば、前記半透光膜パターンを形成する際のエッチングに対する半透光膜の遮光膜に対するエッチング選択比（半透光膜のエッチングレート／遮光膜のエッチングレート）が２以上であることにより、上記半透光膜のエッチングの際に断面が露出している遮光膜のサイドエッチングの進行を特に好適に抑制できるため、パターン形状及び断面形状の良好なグレートーンマスクが得られる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、前記半透光膜パターンを形成するためのエッチングに用いられるエッチング液と遮光膜パターンを形成するためのエッチングに用いられるエッチング液とが、同種のエッチング液で濃度が異なるものを使用することにより、遮光膜と半透光膜のそれぞれのエッチングレートをエッチング制御性が好ましくなるように容易に調整することが出来る。
【００２７】
請求項５の発明によれば、本発明により得られるグレートーンマスクは、透明基板上に形成された遮光膜パターンと、その上に形成された半透光膜パターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記遮光膜パターンの遮光膜により形成され、前記半透光部は、前記半透光膜パターンの前記遮光膜パターンの基板露出部に形成された半透光膜により形成されているので、パターン形状や断面形状が良好なものが得られることに加えて、従来のように半透光部を形成する場合に、上層の遮光膜のみをエッチングにより除去して下層の半透光膜を露出させる必要がなくなり、従来の遮光膜と半透光膜の間に設けていたエッチングストッパー膜は不要であり、全体の膜厚を薄く出来て、アクペクト比を小さくすることができ、全体としてパターン精度を向上できる。
請求項６の発明によれば、透明基板上に、遮光膜パターンと、該遮光膜パターン上に形成された半透光膜とを有し、半透光膜を構成する材料は、遮光膜を構成する材料よりも、半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対しエッチングレートが大きい材料としたグレートーンマスクブランクであって、本発明のグレートーンマスクの製造方法に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施の形態により説明する。
本発明のグレートーンマスクの製造方法は、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、透明基板上に形成された遮光膜の上に、遮光部を形成するための第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、残存した第１のレジストパターンを剥離する工程と、前記遮光膜パターン上に半透光膜を形成し、その上に透光部を形成するための第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜パターンを形成し、残存した第２のレジストパターンを剥離する工程とを有する。具体的には、前述の図９に示す製造方法を適用することができる。そこで、再度、図９を参照しながら本発明を説明する。
【００２９】
本発明では、透明基板２１上に遮光膜２２を形成したマスクブランク２０を用いる（図９（ａ）参照）。本発明では、遮光膜２２の材料としては、クロム（Ｃｒ）単体、又は、エッチング特性や基板への付着力を考慮して、クロムに窒素、炭素、フッ素、酸素等から選ばれる一種又は二種以上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。尚、遮光膜は、表面又は表裏面に酸化クロム等の反射防止膜を有するのが一般的である。また、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、反射防止膜付き遮光膜は、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ＬＳＩ製造用には通常４〜８インチ角のもの、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。
【００３０】
上記マスクブランク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。
このマスクブランク２０上の全面に、例えば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、現像を行って、半透光部を形成する領域（図９のＢ領域）及び透光部を形成する領域（図９のＣ領域）を露出させ、遮光部を形成する領域（図９のＡ領域）にのみレジストが残存するレジストパターン２３ａを形成する（図９（ｂ）参照）。
【００３１】
次に、このレジストパターン２３ａをマスクとして、遮光膜２２をエッチングして、遮光部を形成する領域に対応する遮光膜パターン２２ａを形成する（図９（ｃ）参照）。半透光部及び透光部に対応する領域では、上記遮光膜２２のエッチングにより下地の透明基板２１が露出した状態となる。尚、遮光膜２２のエッチングにはウェットエッチングを用いることが、特に大型の液晶デバイス製造用のフォトマスクを製造する上では、コスト面で好ましい。遮光膜２２のウェットエッチングには、通常クロム系薄膜のウェットエッチングに用いられる硝酸第２セリウムアンモニウム系のエッチング液を用いることが出来る。
残存するレジストパターン２３ａは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する（図９（ｄ）参照）。
【００３２】
次に、以上のようにして得られた透明基板２１上に遮光膜パターン２２ａを有する基板上の全面に半透光膜２４を成膜する（図９（ｅ）参照）。本発明では、半透光膜２４を構成する材料は、前記遮光膜２２を構成する材料よりも、半透光膜２４をエッチングするためのエッチャント（例えばウェットエッチングするためのエッチング液）に対しエッチングレートが大きい材料である。このような半透光膜２４の材料としては、クロム（Ｃｒ）に、クロムのエッチング液に対してエッチングレートを大きく（速く）するような添加元素を含む材料が、半透光膜２４のエッチングレートを好適に調整することができるので、好ましく挙げられる。エッチングレートを大きく（速く）するような添加元素としては、窒素、酸素（尚、酸素は添加の仕方によりエッチングレートを小さく（遅く）する作用を示す場合もある）等がある。但し、酸素を含むことにより、膜の結晶グレインが大きくなり膜応力が大きくなることがあるため、窒素を含ませることにより半透光膜のエッチングレートを調整する方がより好ましい。半透光膜として、クロムと窒素を含む材料を用いる場合、クロムと窒素との比率は、原子比でＣｒ：Ｎ＝５０：５０〜１０：９０とすることが好ましい。
また、半透光膜２４は、前記遮光膜２２と同種のエッチング液でエッチングできる材料であることが好ましい。
【００３３】
半透光膜２４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２４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。半透光膜２４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％程度の半透光性が得られるものが挙げられ、二種の膜厚のレジストパターンを形成する場合は、一般的には４０〜６０％程度に設定されるが、半透光膜の透過率はこれに限定される必要はない。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２４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。
【００３４】
次に、再び全面に前記ポジ型レジスト膜を形成し、２回目の描画を行う。描画後、これを現像して、透光部（Ｃ領域）を露出させ、遮光部及び半透光部にはレジストが残存するレジストパターン２３ｂを形成する（図９（ｆ）参照）。
次に、形成されたレジストパターン２３ｂをマスクとして、透光部となるＣ領域の半透光膜２４をエッチングにより除去する（図９（ｇ）参照）。半透光膜２４のエッチングについても、ウェットエッチングを用いることが、特に大型の液晶デバイス製造用のフォトマスクを製造する上では、コスト面で好ましい。半透光膜２４のウェットエッチングには、前記遮光膜２２と同様に、通常クロム系薄膜のウェットエッチングに用いられる硝酸第２セリウムアンモニウム系のエッチング液を用いることが出来る。尚、前記遮光膜２２と半透光膜２４とで、それぞれのエッチングレートをエッチング制御性が好ましくなるように調整するために、同種のエッチング液でその濃度がそれぞれ異なるものを使用してもよい。例えば、半透光膜の材料としてクロムに窒素を含有させた場合、遮光膜をエッチングするためのエッチング液をその濃度のまま使用すると、半透光膜のエッチングレートが速すぎてエッチング制御性が悪いため、遮光膜のエッチング液を適宜希釈して用いることが好ましい。
【００３５】
本発明では、半透光膜２４のエッチングに対する、半透光膜２４の遮光膜２２に対するエッチング選択比（半透光膜２４のエッチングレート／遮光膜２２のエッチングレート）が２以上であることが特に好ましい。
残存するレジストパターン２３ｂは、酸素アッシング等を用いて除去する（図９（ｈ）参照）。
以上のようにして本発明によるグレートーンマスクが出来上がる。
【００３６】
本発明では、半透光膜を構成する材料は、遮光膜を構成する材料よりも、半透光膜をエッチングするためのエッチャントに対しエッチングレートが大きい材料としたので、上述の透光部に対応する領域（Ｃ領域）の半透光膜２４をエッチングする際（図９（ｇ））に、隣接する遮光部の断面が露出している遮光膜２２ａのサイドエッチングの進行を抑制することができ、その結果、平面視のパターン形状だけでなく断面形状も良好なグレートーンマスクが得られる。
なお、本実施の形態では、ポジ型のレジストを用いた場合を例示したが、ネガ型レジストを用いてもよい。この場合、描画データが反転するだけで、工程は上述と全く同様にして実施できる。
【００３７】
（実施例）
以下、具体的な実施例を挙げて説明する。
透明基板としては、石英基板を使用し、大きさはＬＣＤ用大型基板サイズである３３０ｍｍ×４５０ｍｍ×１０ｍｍとした。
遮光膜の材料は、クロム単体とし、透明基板上に、ｉ線（３６５ｎｍ）に対し十分な遮光性が得られるような膜厚でスパッタ成膜した。スパッタガスはＡｒ１００％とした。
【００３８】
半透光膜の材料は、クロムと窒素を含む材料とし、遮光膜パターンが形成された基板上にスパッタ成膜により形成した。この際、スパッタガスとしては、Ａｒと窒素（Ｎ２）の混合ガスとし、その混合比（体積比）は、Ａｒ：Ｎ２＝０：１００、２０：８０、４０：６０の３通りとし、膜厚は、グレートンマスクの要求特性の一例であるｉ線における透過率が４０〜５０％の範囲になるような膜厚として、それぞれ、７４ｎｍ、７６ｎｍ、７８ｎｍに成膜した。その結果、何れの半透光膜についても４３％付近の透過率が得られた。また、膜組成については、スパッタガス組成が、Ａｒ：Ｎ２＝４０：６０の場合は、Ｃｒ：Ｎ＝約４０：６０（原子％比）、Ａｒ：Ｎ２＝２０：８０の場合は、Ｃｒ：Ｎ＝約２０：８０（原子％比）、Ａｒ：Ｎ２＝０：１００の場合は、Ｃｒ：Ｎ＝約１０：９０（原子％比）となった。
以上の材料を使用し、前述の図９に示す製造工程に従って、グレートーンマスクを製造した。尚、遮光膜のエッチングには、硝酸第２セリウムアンモニウム系エッチング液を使用し、半透光膜のエッチングには、遮光膜と同じエッチング液を蒸留水で適宜希釈したものを使用した。
【００３９】
図１は、半透光膜のエッチング液として、２％、４％、６％、９％の希釈液をそれぞれ使用した場合の各濃度における半透光膜のエッチングレート及び、膜厚が５ｎｍと２０ｎｍの場合のエッチング時間の関係をプロットしたものである。尚、図１に示す値は、上記３種類の膜組成の半透光膜における平均値である。
図１に示されるように、エッチング液の濃度が低いほどエッチングレートが小さくなるので、エッチング時間を適当な範囲で長くすることも出来、エッチング制御性が良好なエッチング時間（例えば２０秒〜２分程度）とするための希釈濃度を選択することが出来る。尚、半透光膜と遮光膜とのエッチング選択比は、このエッチング液の希釈により大きく影響することはなかった。
【００４０】
また、図２は、上記各希釈液を用いた場合の半透光膜と遮光膜との平均エッチング選択比（半透光膜のエッチングレート（ｎｍ／ｓｅｃ）／遮光膜のエッチングレート（ｎｍ／ｓｅｃ））を各半透光膜の組成（横軸はスパッタガス組成で示している）毎にプロットしたものである。
図２の結果からは、半透光膜の成膜に用いるスパッタガス中のＮ２が６０原子％以上では、上記のエッチング選択比が２以上とれることがわかる。
また、本実施例により得られたグレートーンマスクのパターンの断面形状を断面ＴＥＭ観察したところ、断面形状は良好なものが得られていた。
【００４１】
さらに、図１２は、上記実施例において、スパッタガス組成がＡｒ：Ｎ２＝０：１００で成膜した窒化クロム膜について、透過率スペクトルを測定した結果のグラフである。また、エッチングレートを大きくすることが可能な酸化クロム膜についても透過率スペクトルを測定した結果のグラフを併せて示した。このグラフより、窒化クロム膜は、酸化クロム膜よりも、透過率の波長依存性が小さく、ＬＣＤ用露光装置に用いられるブロード光源（g線、h線、i線なども含む）を用いた場合であっても、各々の波長に対してより均一な強度の低下での露光が可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】半透光膜のエッチングに用いるエッチング液濃度と、半透光膜のエッチングレート及び半透光膜の膜厚が５ｎｍ、２０ｎｍの場合のエッチング時間との関係を示す図である。
【図２】半透光膜をスパッタ成膜する際のスパッタガス組成と、半透光膜のエッチングにおける半透光膜の遮光膜に対するエッチング選択比との関係を示す図である。
【図３】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。
【図４】グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程（図３の製造工程の続き）を示す概略断面図である。
【図５】微細パターンタイプのグレートーンマスクの一例を示す図である。
【図６】グレートーンマスクパターンの一例を示す図である。
【図７】従来のグレートーンマスクの製造方法を説明するためのマスクパターン平面図である。
【図８】グレートーンマスクの製造工程の一例を示す断面図である。
【図９】グレートーンマスクの製造工程の他の例を示す断面図である。
【図１０】図８に示すグレートーンマスクの製造工程において起こる不具合を説明するための断面図である。
【図１１】図９に示すグレートーンマスクの製造工程において起こる不具合を説明するための断面図である。
【図１２】窒化クロム膜及び酸化クロム膜について透過率スペクトルを測定した結果のグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
２１  透明基板
２２  遮光膜
２３ａ〜２３ｄ  レジストパターン
２４  半透光膜
２０  マスクブランク
１０、３０、４０  グレートーンマスク
１００  マスクパターン
１０１  遮光部パターン
１０２  透光部パターン
１０３  半透光部パターン
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年4月14日(2006.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
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