(57)【要約】【課題】ウェットエッチング及びアライメントずれによるパターン劣化を生じることなく、透光部と遮光部との境界及び半透光部と遮光部との境界をもつ転写用パターンを高精度に形成して、表示装置製造用の多階調フォトマスクを製造する方法を提供すること。【解決手段】透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされることによって形成された、遮光部、半透光部、及び透光部を備えた転写用パターンを有する、多階調フォトマスクの製造方法において、前記転写用パターンは、前記遮光部と透光部が隣接する部分と、前記半透光部と透光部が隣接する部分とを有し、所定の工程を有する、多階調フォトマスクの製造方法。【選択図】図１
2015212720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされることによって形成された、遮光部、半透光部、及び透光部を備えた転写用パターンを有する、多階調フォトマスクの製造方法において、
前記転写用パターンは、前記遮光部と透光部が隣接する部分と、前記半透光部と透光部が隣接する部分とを有し、
前記透明基板上に前記遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記遮光部となる領域以外の領域の遮光膜をエッチング除去して前記遮光部を形成する工程と、
前記遮光部が形成された前記透明基板上に、前記半透光膜を成膜する工程と、
前記半透光膜上において、透光部となる領域を含む領域に開口をもつレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記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する、半透光膜エッチング工程と、
前記レジストパターンを除去する工程とを有し、
前記レジストパターン形成工程では、前記遮光部と隣接する透光部となる領域の寸法に、アライメントマージンを加えた寸法の開口をもつレジストパターンを形成し、
前記半透光膜エッチング工程では、前記レジストパターンの開口内において、前記透光部となる領域の透明基板が露出し、かつ、前記遮光部の、前記透光部と隣接するエッジ部分において、前記遮光膜上の前記半透光膜が、厚さ方向に少なくとも一部エッチングされることを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記半透光膜エッチング工程において、前記半透光膜が厚さ方向に少なくとも一部エッチングされた遮光部のエッジ部分の、前記多階調フォトマスクの露光光に対する光学密度（OD）が２以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなり、前記同一のエッチング液に対する、前記半透光膜と前記遮光膜のエッチングレート比が、５：１〜５０：１であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記アライメントマージンが0.25〜0.75μmであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記半透光膜と前記遮光膜のエッチング所要時間の比が1：5〜1：50であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項７】
透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされることによって形成された、遮光部、半透光部、及び透光部を備えた転写用パターンを有する、多階調フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、前記遮光部と透光部が隣接する部分と、前記半透光部と透光部が隣接する部分とを有し、
前記透光部は、前記透明基板が露出し、
前記半透光部は、前記透明基板上に形成された前記半透光膜が露出し、
前記遮光部は、前記遮光膜と前記半透光膜が積層してなる積層部分と、前記遮光膜上の半透光膜が厚さ方向に少なくとも一部エッチングされたエッジ部分とを有し、
前記エッジ部分は、前記透光部に隣接し、その幅は0.25〜0.75μmであるとともに、その露光光に対する光学密度（OD）が２以上であることを特徴とする、多階調フォトマスク。
【請求項８】
前記転写用パターンは、前記半透光部に挟まれた前記透光部と、前記遮光部に挟まれた前記透光部とを備えることを特徴とする、請求項７に記載の多階調フォトマスク。
【請求項９】
前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなることを特徴とする、請求項７又は８に記載の多階調フォトマスク。
【請求項１０】
前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなり、前記同一のエッチング液に対する、前記半透光膜と前記遮光膜のエッチングレート比が、５：１〜５０：１であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の多階調フォトマスク。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載の多階調フォトマスクを用意する工程と、
露光装置によって前記多階調フォトマスクに露光し、前記転写用パターンを、被転写体に転写する工程とを有することを特徴とする、表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶や有機ELに代表される表示装置の製造に有用な多階調フォトマスク及びその製造方法、並びに、当該多階調フォトマスクを用いた表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされてなる転写用パターンを備えた、多階調フォトマスクが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、エッチングストッパー膜を設けなくても、遮光膜及び半透光膜を、エッチング特性が同じかあるいは近似した膜材料で構成することができ、半透光部のパターンずれを防止できる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が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５７７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半透光膜を用いた多階調フォトマスク（グレートーンマスク）は、表示装置などの製造において必要なフォトマスクの枚数を低減することができるので、生産効率向上に有用である。ここで、特許文献１のように、ハーフトーン膜を用いた多階調フォトマスクは、パターニングを施された複数の膜（遮光膜や、露光光を一部透過する半透光膜など）が積層してなる転写用パターンをもつ。このような多階調フォトマスクの製造に際し、特許文献１に記載の製造方法によれば、膜素材において、互いにエッチング選択性をもつものを選択することが必要とされないため、素材の選択範囲が広いというメリットがある。
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、図２に記載の工程によって、図２(ｉ)に示すグレートーンマスク３００を製造する。具体的には、まず、透明基板２０１上に遮光膜２０２を形成し、その上にポジ型レジストを塗布してレジスト膜２０３を形成したフォトマスクブランク２００を用意する（図２(a)）。
【０００７】
そしてこれに、レーザ描画機などを用いて描画し（第１描画）、現像する。これによって半透光部を形成する領域（図２のA領域）ではレジスト膜が除去され、遮光部を形成する領域(図２のB領域)及び透光部を形成する領域（図３のC領域）には、レジスト膜が残存するレジストパターン２０３ａが形成される（図２（ｂ））。
【０００８】
次に、形成されたレジストパターン２０３ａをマスクとして、遮光膜２０２をエッチング（第1エッチング）して、遮光部（B領域）及び透光部（C領域）に対応する領域に遮光膜パターン２０２ａを形成する（図２（ｃ））。そして、レジストパターン２０３ａを除去する(図２(d))。
【０００９】
以上説明した1回目のフォトリソグラフィ工程により、半透光部に対応する領域（A領域）が画定され、この時点では遮光部（B領域）及び透光部（C領域）は画定されていない。
【００１０】
次に、以上により得られた遮光膜パターン付き基板の全面に半透光膜２０４を成膜する（図２（ｅ））。これにより、A領域の半透光部が形成される。
【００１１】
更に、半透光膜２０４の全面にポジ型レジストを塗布してレジスト膜２０５を形成し(図２(f))、描画を行う（第２描画）。現像後に、透光部（C領域）ではレジスト膜２０５が除去され、遮光部（B領域）及び半透光部（A領域）にレジスト膜が残存するレジストパターン２０５ａが形成される（図２(g)）。
【００１２】
これをマスクとして、透光部となるC領域の半透光膜２０４と遮光膜パターン２０２ａをエッチング（第2エッチング）して除去する（図２（h））。ここで、半透光膜と遮光膜のエッチング特性が同一または近似していることで、連続的にエッチングが可能である。そして、前記第２エッチングの後、レジストパターン２０５ａを除去してグレートーンマスク３００が完成する（図２(i)）。
【００１３】
以上説明した方法により、2回のフォトリソグラフィ工程によって、遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクが製造される。
【００１４】
この方法は、半透光部のパターン寸法及び半透光部と遮光部との位置関係は、1回目のフォトリソグラフィ工程で確保されるから、TFTの特性上重要なチャネル部を、パターンずれを生じることなく形成できる利点がある。
【００１５】
ところで、液晶や有機ELを搭載した表示装置においては、画像の明るさ、鮮鋭性、反応速度、消費電力の低減、更にはコストダウンなど、多くの面で、益々の技術の改良が要求されている。この状況下、これらデバイスを製造するためのフォトマスクにも、従来以上に微細なパターンを精緻に形成するだけでなく、低コストで被転写体（パネル基板など）にパターンを転写できる機能が求められている。また、必要とされる転写用パターンのデザインも多様化し、複雑化している。
【００１６】
こうした状況下、本発明者らの検討により、新たな課題が見出された。
上記の特許文献１の工程によると、第2エッチングにて、半透光膜と遮光膜の２つの膜を連続して1工程でエッチング除去している（図２（ｈ））。ここで、例えば、遮光膜がCrを主成分とする膜であり、半透光膜がクロム化合物からなるものであるとし、前者のエッチング必要時間をＸ（例えば50秒）、後者のエッチング必要時間をＹ（例えば10秒）とすると、第2エッチングでは、Ｘ＋Ｙのエッチング時間（例えば60秒）が必要となり、遮光膜又は半透光膜の単一膜をエッチングする場合に比べて長時間となる。
【００１７】
尚、ここでエッチング方法としては、ウェットエッチングが適用される。ウェットエッチングは、表示装置製造用フォトマスクには極めて有利に適用できるからである。これは、比較的大面積（一辺が300ｍｍ以上）であり、多様なサイズの基板が存在する表示装置製造用フォトマスクにとって、ウェットエッチングは、真空装置を必須とするドライエッチングに比べて、設備的にも効率的にも大変有利であるためである。
【００１８】
ウェットエッチングは、等方エッチングの性質が強く、被エッチング膜の深さ方向のみならず、被エッチング膜面と平行な方向にもエッチングが進行する。一般的に、エッチング時間が長く必要である場合には、エッチング量の面内ばらつきが拡大する傾向があるから、ウェットエッチングの時間が長くなるにつれて、サイドエッチング量が増加し、その量の面内におけるばらつきも増加する。このため、上記の場合、形成される転写用パターンの線幅（CD、Critical Dimension、以下パターンの線幅の意味で使う）精度が劣化しやすい。すなわち、上記Ｘ＋Ｙ（秒）を必要とする第2エッチングには、この点において問題がある。また、エッチング時間の長さに伴って、エッチング剤の使用量も増加し、重金属を含む廃液処理の負担も増加する。
【００１９】
また、転写パターンのデザインが複雑化したり、微細寸法（CD）のパターンがある場合には、更に、以下のような問題が生じる可能性に、本発明者らは着目した。
【００２０】
上記特許文献１の方法を示した図２（i）では、半透光部と遮光部が隣接する部分を含むパターンが形成されているが、こうしたパターンの他に、最近の表示装置製造用のフォトマスクの転写用パターンには、より複雑なものが含まれる。例えば、前記の隣接部分に加えて透光部と半透光部が隣接する部分をもつ転写用パターンなどのニーズがある。
【００２１】
そこで例えば、上記図２に示された転写用パターンに、更に透光部と半透光部が隣接する部分がある場合を考える(図３(i)参照)。ここで図３におけるA領域は半透光部、B領域は遮光部である点において、上記図２の工程と同様である。また、図３において遮光部に隣接する透光部をC1領域、半透光部に隣接する透光部をC2領域とする。
【００２２】
図３（a）〜(d)の工程（第1フォトリソ工程）は、図２(a)〜(d)にそれぞれ対応し、図３（e）〜（i）（第2フォトリソ工程）は、図２（e）〜(i)にそれぞれ対応する。ここで、第2エッチングを示す図３(h)のステップでは、透光部C1となる領域では、半透光膜２０４と遮光膜パターン２０２ａをエッチング除去し、透光部C2となる領域では、半透光膜２０４のみがエッチング除去される。
【００２３】
このとき、第2エッチングの必要時間の設定が困難になる。何故なら、C１の部分は、Ｘ＋Ｙのエッチング時間を必要とし、透光部C2となる部分では、Ｙに相当するエッチング時間で十分であるからである。
【００２４】
このため、C1の透光部を形成するためのエッチングが終了するとき、C2の部分はエッチングが過剰に進み、レジストパターン２０５ａの下の半透光膜２０４にサイドエッチングが進行する（図３(h)において、符号２１０に示す、半透光膜のエッジ部分）。この結果、半透光膜パターン２０４ａの寸法はレジストパターン２０５ａの寸法と異なることとなる。
【００２５】
そこで、あらかじめ、このサイドエッチング分を、描画データに反映させておくことが考えられる。すなわち、描画データとしてはエッチングが若干アンダー（エッチング量が少ない側）となるように、描画データのサイジングを施しておき、サイドエッチングが進行した結果、設計したジャストの寸法となるようにする。しかしこの手法をとっても、上記のエッチング量の面内ばらつきを解決することにはならない。
【００２６】
更に、サイドエッチング量をSμm（図３(h)参照）とすると、上記サイジングでは、得ようとする透光部C2の寸法に対して、２S（μm）分、狭く描画しておかなければならない。このため、描画データによる透光部C2の寸法は、著しく微細となり、描画装置が保証する線幅限界に近づき、安定したCD精度が得にくい。また、２S（μm）より小さな線幅をもつ透光部C2は、形成が不可能ということになってしまう。
【００２７】
従って、図３の方法では、より微細で、より高いCD精度の多階調フォトマスクを製造しようとする場合には課題が残ることがわかった。
【００２８】
ところで、図３(b)の第1描画では、透光部C1を形成するための描画データに、サイジングを導入している。すなわち、第1、第2描画の間に、相互にアライメントずれが生じることを前提として、所望の透光部C１の寸法（図３（ｂ）の縦破線参照）より、アライメントずれを考慮した寸法分だけ小さいレジストパターンの開口が生じるように（エッチングがアンダーになるように）描画を行っている。これを行わないと、第2描画・現像によって、透光部C１となる領域内の一部にレジストパターンが残存し、不要な半透光部が形成されてしまう不都合が生じる。図４を参照して以下に説明する。
【００２９】
すなわち図４（ａ）〜（ｄ）の第１フォトリソ工程で透明基板２０１上に遮光膜パターン２０２ａを形成し、これらの上に半透光膜２０４を形成する（図４（ｅ））。さらにその上にフォトレジストを塗布してレジスト膜２０５を形成する（図４（ｆ））。
【００３０】
そして図４（ｆ）に示した通り、C1及びC2の領域に透光部を形成するための第２描画を行い、現像する。しかし現実には、第１・２描画の間で一定程度のアライメントずれが発生してしまうので、縦破線に示すジャストの位置にレジストパターン２０５ａの開口は形成されずに、図４（ｇ）の楕円破線で示される位置にレジストパターンのエッジが形成される。
【００３１】
そしてこのレジストパターン２０５ａに基づいて半透光膜２０４のエッチング除去を行い（図４（ｈ））、レジストパターン２０５ａを除去すると（図４（ｉ））、透光部となるべき場所（C1）に不要な半透光膜２０６が残存する不都合が生じる。
【００３２】
実際問題として、２回の描画によるパターン位置を完全に一致させることは困難であるから、図３（ｂ）に示すサイジングが必要となり、その場合には、ウェットのサイドエッチングに起因する上述の問題が生じる結果となる。
【００３３】
以上から理解されるとおり、透光部と遮光部との境界及び半透光部と遮光部との境界をもつ転写用パターンを、ウェットエッチングを適用して形成する場合には、ウェットエッチング及びアライメントずれによるパターン劣化を生じさせることなく、透光部（C1及びC2）のCD精度を向上させることが望まれる。
【００３４】
そこで本発明は、ウェットエッチング及びアライメントずれによるパターン劣化を生じることなく、透光部と遮光部との境界及び半透光部と遮光部との境界をもつ転写用パターンを高精度に形成して、表示装置製造用の多階調フォトマスクを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の要旨は、以下の通りである。
＜１＞透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされることによって形成された、遮光部、半透光部、及び透光部を備えた転写用パターンを有する、多階調フォトマスクの製造方法において、
前記転写用パターンは、前記遮光部と透光部が隣接する部分と、前記半透光部と透光部が隣接する部分とを有し、
前記透明基板上に前記遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記遮光部となる領域以外の領域の遮光膜をエッチング除去して前記遮光部を形成する工程と、
前記遮光部が形成された前記透明基板上に、前記半透光膜を成膜する工程と、
前記半透光膜上において、透光部となる領域を含む領域に開口をもつレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記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する、半透光膜エッチング工程と、
前記レジストパターンを除去する工程とを有し、
前記レジストパターン形成工程では、前記遮光部と隣接する透光部となる領域の寸法に、アライメントマージンを加えた寸法の開口をもつレジストパターンを形成し、
前記半透光膜エッチング工程では、前記レジストパターンの開口内において、前記透光部となる領域の透明基板が露出し、かつ、前記遮光部の、前記透光部と隣接するエッジ部分において、前記遮光膜上の前記半透光膜が、厚さ方向に少なくとも一部エッチングされることを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
【００３６】
＜２＞前記半透光膜エッチング工程において、前記半透光膜が厚さ方向に少なくとも一部エッチングされた遮光部のエッジ部分の、前記多階調フォトマスクの露光光に対する光学密度（OD）が２以上であることを特徴とする、＜１＞に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００３７】
＜３＞前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなることを特徴とする、＜１＞又は＜２＞に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００３８】
＜４＞前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなり、前記同一のエッチング液に対する、前記半透光膜と前記遮光膜のエッチングレート比が、５：１〜５０：１であることを特徴とする、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００３９】
＜５＞前記アライメントマージンが0.25〜0.75μmであることを特徴とする、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００４０】
＜６＞前記半透光膜と前記遮光膜のエッチング所要時間の比が1：5〜1：50であることを特徴とする、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００４１】
＜７＞透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされることによって形成された、遮光部、半透光部、及び透光部を備えた転写用パターンを有する、多階調フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、前記遮光部と透光部が隣接する部分と、前記半透光部と透光部が隣接する部分とを有し、
前記透光部は、前記透明基板が露出し、
前記半透光部は、前記透明基板上に形成された前記半透光膜が露出し、
前記遮光部は、前記遮光膜と前記半透光膜が積層してなる積層部分と、前記遮光膜上の半透光膜が厚さ方向に少なくとも一部エッチングされたエッジ部分とを有し、
前記エッジ部分は、前記透光部に隣接し、その幅は0.25〜0.75μmであるとともに、その露光光に対する光学密度（OD）が２以上であることを特徴とする、多階調フォトマスク。
【００４２】
＜８＞前記転写用パターンは、前記半透光部に挟まれた前記透光部と、前記遮光部に挟まれた前記透光部とを備えることを特徴とする、＜７＞に記載の多階調フォトマスク。
【００４３】
＜９＞前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなることを特徴とする、＜７＞又は＜８＞に記載の多階調フォトマスク。
【００４４】
＜１０＞前記半透光膜及び前記遮光膜が、同一のエッチング液によってエッチングされうる材料からなり、前記同一のエッチング液に対する、前記半透光膜と前記遮光膜のエッチングレート比が、５：１〜５０：１であることを特徴とする、＜８＞又は＜９＞に記載の多階調フォトマスク。
【００４５】
＜１１＞＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の多階調フォトマスクを用意する工程と、露光装置によって前記多階調フォトマスクに露光し、前記転写用パターンを、被転写体に転写する工程とを有することを特徴とする、表示装置の製造方法。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、ウェットエッチング及びアライメントずれによるパターン劣化を生じることなく、透光部と遮光部との境界及び半透光部と遮光部との境界をもつ転写用パターンを高精度に形成して、表示装置製造用の多階調フォトマスクを製造する方法が提供される。さらに本発明によれば、例えば当該方法により製造された多階調フォトマスク、並びに当該多階調フォトマスクを使用した表示装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の多階調フォトマスクの製造方法の各工程を示す模式図である。
【図２】特許文献１に示されたグレートーンマスクの製造方法の各工程を示す模式図である。
【図３】透光部と半透光部が隣接する部分、及び透光部と遮光部が隣接する部分を含む転写用パターンを有する多階調フォトマスクの製造方法の、参考例としての各工程を示す模式図である。
【図４】アライメントマージンを導入しない場合の多階調フォトマスクの製造方法の、参考例としての各工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の多階調フォトマスクの製造方法（以下、単に「本発明の製造方法」ともいう）、本発明の多階調フォトマスク、及び本発明の表示装置の製造方法について、順に説明する。
【００４９】
［多階調フォトマスクの製造方法］
本発明の多階調フォトマスクは、上記の［課題を解決するための手段］＜１＞にて説明した各工程、すなわちフォトマスクブランクを用意する工程、フォトマスクブランクの遮光膜をエッチング除去して遮光部を形成する工程、半透光膜を成膜する工程、その半透光膜上にレジストパターンを形成する工程、前記半透光膜をエッチングする工程、及び前記レジストパターンを除去する工程を経ることで製造される。以下、これらの各工程について、図１を参照しながら説明する。
【００５０】
＜フォトマスクブランク用意工程（図１（ａ））＞
図１は、本発明の多階調フォトマスクの製造方法の各工程を示す模式図である。本発明の製造方法においては、まず製造しようとする多階調フォトマスクの平面形状に対応した所定形状の、ガラスなどの透明基板１２上に、遮光膜１４が形成されたフォトマスクブランクを用意する。
【００５１】
ここで使用される遮光膜１４の素材に特に制限はないが、好ましくは、以下のものが使用できる。例えば、遮光膜１４の素材としては、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）の他、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ及びそれらの化合物（例えば、ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸化窒化物などの金属シリサイド化合物）などを好ましく使用することができる。また、これらの材料は１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００５２】
遮光膜１４は、例えばスパッタ法など公知の方法で透明基板１２上に形成されたものとすることができる。遮光膜１４の膜厚は、製造される多階調フォトマスクについて使用される露光光に対する、遮光膜１４の光学濃度（OD）が2以上、好ましくは3以上となるようにする。
【００５３】
さらに、遮光膜１４は、その表面側（透明基板１２と反対側）の表層に、反射防止層、エッチング減速層などの機能層を有することができる。前記反射防止層は、レジスト膜描画光の反射を抑えることで描画精度を高めることができる。また、前記エッチング減速層は、後述する半透光膜エッチング工程の際に、遮光部のエッジ部分２０（図１（ｇ）参照）がエッチングを受ける速度を低下させ、その部分における遮光膜１４の損傷を抑止する効果がある。
【００５４】
前記反射防止層は、例えば遮光膜１４がCrを含むときは、Crの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物のいずれか少なくとも一種を含む層として設けることができる。
【００５５】
また、前記エッチング減速層は、遮光膜１４のエッチング液によってエッチング可能な材料であって、かつ、遮光膜１４の厚さ方向内部の組成（又は膜質）よりも、エッチングが遅くなる組成(又は膜質)からなるものであればよい。例えば、遮光膜１４がCrを含有する素材で形成されている場合には、エッチング減速層の素材としては、Crの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などから選択される少なくとも一種を採用することができる。また、反射防止層がエッチング減速層を兼ねてもよい。
【００５６】
反射防止層及び/又はエッチング減速層は、遮光膜１４の深さ方向において、表層部分の組成が内側部分と異なるように形成されたものとすることができる。遮光膜１４の表層部分と内側部分との間に明確な境界があってもよいし、遮光膜１４の深さ方向に連続的又は段階的に組成が変化していくのでもよい。
【００５７】
また、以上説明した遮光膜１４については、上記反射防止層又はエッチング減速層が除去された状態にあっても、製造される多階調フォトマスクに対して使用される露光光の光学濃度ODが通常２以上であり、好ましくは３以上である。
【００５８】
更に、上記遮光膜１４上にフォトレジスト（以下、単にレジストともいう）が、例えば公知の塗布装置（コータ）によって塗布され、第１レジスト膜３０が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを使用することができる（図１（a）参照）。
【００５９】
＜遮光部形成工程（図１（ｂ）〜（d））＞
本工程において遮光膜パターン１４ａを形成することにより、遮光部を画定する。
【００６０】
具体的には、第１レジスト膜３０について描画機で第１描画を行い、続いて現像をすることで、第１レジストパターン３０ａを形成する（図１（b））。ネガ型のレジストを用いてもよいが、ここではポジ型のレジストを使用した態様として説明する。
【００６１】
このとき、遮光部となる領域（図１のB領域）には第１レジスト膜が残存し、それ以外の領域となる部分では第１レジスト膜が現像によって除去され、その部分で第１レジストパターン３０ａが開口するように描画データを作成し、その描画データに基づいて描画する。
【００６２】
このように第１レジストパターン３０ａを形成し、これをマスクとして遮光膜１４をエッチング（第１エッチング）することで遮光膜パターン１４ａが形成される（図１（c））。そして第１レジストパターン３０ａを除去する。これにより、遮光部が画定される（図１（d））。
【００６３】
前記エッチングとしては、ウェットエッチングを適用することが好ましい。公知のエッチング液を用いることができ、例えば、Ｃｒを含有する遮光膜であれば、硝酸第２セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸との混合水溶液を使用することができる。
【００６４】
＜半透光膜成膜工程（図１（ｅ））＞
遮光膜パターン１４ａが形成された上記透明基板１２上の全面に半透光膜１６を成膜する（図１（e））。半透光膜１６の成膜は、スパッタ法などの公知の方法により実施することができる。
【００６５】
多階調フォトマスクに対して使用される露光光の代表波長（露光光に含まれる任意の波長。例えばi線）に対する、半透光膜１６の透過率は、20〜80％とすることができる。より好ましくは20〜70％であり、更に好ましくは30〜60％である。
【００６６】
また、半透光膜１６の上記代表波長に対する位相シフト量は、好ましくは90度以下、より好ましくは60度以下である。位相シフト量が180度に近づくと、図１におけるA領域の半透光部とC2領域の透光部との境界において、露光光の位相が反転し、互いに干渉することから露光光が相殺され、被転写体上に形成されるべきレジストパターンの立体形状に不要な凸部が生じるリスクがある。
【００６７】
この半透光膜１６の素材としては、以下のものが例示される。例えば、半透光膜１６の素材としては、Ｃｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）、Ｓｉ化合物（ＳｉＯ２、ＳＯＧ）、金属シリサイド化合物（ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸化窒化物など）、及びＴｉＯＮなどのＴｉ化合物を使用することができる。これらは１種単独で使用しても、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００６８】
尚、遮光膜１４と半透光膜１６の材料には、互いにエッチング選択性がある場合でも、無い場合でも、本発明の製造方法が適用できる。つまり、遮光膜１４と半透光膜１６は、互いのエッチング液に対して、耐性をもつ場合でも、もたない場合でもよい。但し、本発明の製造方法は、遮光膜１４が半透光膜１６とエッチング選択性が無い場合（つまり、同一のエッチング液によってエッチング可能である場合）の利点を生かす一方で、課題を解決する点で、その効果が顕著であるため、ここではその態様で説明する。
【００６９】
好ましくは、遮光膜１４、半透光膜１６が互いに同一の金属を含む場合であり、また、この金属の好ましい例は、Crである。
【００７０】
但し、遮光膜１４と半透光膜１６とは互いにエッチングレートが異なることが好ましい。エッチングレートとは、エッチング液によってエッチングが進行する際の、単位時間あたりのエッチング量をいう。これはそれぞれの膜を構成する素材の組成や膜質によって決まる。例えば、共通の金属を含有していても、その他の成分が異なることにより、共通のエッチング液に対するエッチングレートに差を生じさせることができる。
【００７１】
本発明の製造方法においては、同一のエッチング液に対して、遮光膜１４のエッチングレート（OR）より、半透光膜１６のエッチングレート（HR）が大きいことが好ましい。具体的には、HR/OR≧５であることが好ましく、50≧HR/OR≧5であることがより好ましい（つまり、同一のエッチング液に対する、半透光膜１６と遮光膜１４のエッチングレート比が、５：１〜５０：１であることがより好ましい）。
【００７２】
更に、半透光膜１６と遮光膜１４のエッチング所要時間の比が1：5〜1：50となることが好ましい。そしてこれにより、第２エッチングによる、遮光部の後述するエッジ部分２０のエッチング量を抑制することができ、第２エッチングにより形成されるエッジ部分２２の遮光部としての遮光機能を維持できるので、好ましい。
【００７３】
＜レジストパターン形成工程（図１（ｆ）〜（ｇ））＞
半透光膜１６上にフォトレジストを塗布して第２レジスト膜３２を形成する（図１（ｆ））。
【００７４】
そして図１（ｇ）に示される通り、描画（第２描画）を行い、現像することで、第２レジストパターン３２ａを形成する。当該レジストパターンは、C1及びC2の透光部となる領域に対応する部分に開口を有する。
【００７５】
但し、第２描画において、遮光部と透光部が隣接する部分において、アライメントマージンＱ（μm）分のサイジングを施した描画データを作成し、その描画データに基づいて第２描画を行う（図１（ｆ）の縦破線参照）。アライメントマージンＱの寸法は、描画装置に起因するアライメントずれの大きさを基に決定し、好ましくは0.25〜0.75μm（図１（ｇ）に示すようにレジストパターンの片側に対して）とする。又は、アライメントに優れた描画装置においては、0.2〜0.5μmとすることもできる。
【００７６】
なお、本工程において、半透光部と隣接する透光部となる領域（図１におけるC2領域）については、アライメントマージンを考慮したサイジングは必要なく、得ようとする透光部の寸法どおりの描画データとすることができる。これは、C2領域の透光部のサイズは、第２描画のみにより決定するからである。
【００７７】
或いは、ウェットエッチングに伴うわずかなサイドエッチング量（例えば、0.1μm以下、図１（ｈ）の微量サイドエッチ部位２４参照）を勘案して、これを描画データに反映させてもよい。この場合でも、サイドエッチング量が小さいので、本発明では面内ばらつきが拡大するデメリットが生じない。
【００７８】
この方法によると、長時間のエッチングによってCD精度の劣化が生じる工程がない。更に、大きなサイドエッチング量を見込んであらかじめ透光部の描画データを、アンダー側に補正する必要がないため、微細なパターンが、解像不可能な幅に補正されてしまうリスクが解消される。
【００７９】
＜半透光膜エッチング工程（図１（ｈ））＞
第２レジストパターン３２ａを形成した後、このレジストパターンをマスクとして、半透光膜１６の露出した部分をエッチングして除去する（第２エッチング、図１（ｈ））。エッチング時間は、図１におけるC2の領域の半透光膜１６がエッチング除去される時間を基準とする。つまり、図３（ｈ）のようにＸ＋Ｙ(秒)のエッチングを行うのではなく、Ｙ（秒）程度でよい。このため従来技術のようなサイドエッチングによる深刻な問題が生じない。
【００８０】
そして前記のエッチングにより、C2領域の透光部を形成するとともに、C1領域の半透光膜もエッチング除去されて、透光部が形成される。このとき、C1領域（透光部）に隣接するB領域(遮光部)のエッジ部分２０は、第２レジストパターン３２ａから露出しているため、当該部分の半透光膜１６が厚さ方向に少なくとも一部エッチングされ、膜厚が減少する（図１（ｈ））。
【００８１】
但し、エッチング時間は上記の通り半透光膜１６を除去するのに必要な時間とされるので、半透光膜１６の下の遮光膜パターン１４ａはほとんどエッチングの影響を受けず、実質的な損傷とはならない。
【００８２】
また、遮光膜１４がわずかに損傷を受けたとしても、その光学性能が維持できるため、不都合はない。この光学性能とは、露光光に対する光学密度（OD）は、２以上であり、好ましくは３以上である。より好ましくは、遮光膜１４のエッチングレートを、半透光膜１６のエッチングレートより小さいものとする。
【００８３】
以上説明した半透光膜１６のエッチングとしては、表示装置用の多階調フォトマスクの製造における製造コストの観点から、ウェットエッチングが好ましく採用される。半透光膜１６がＣｒを含有する物である場合には、そのエッチング液としては、硝酸第２セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸との混合水溶液を使用することができる。
【００８４】
＜レジストパターン除去工程（図１（ｉ））＞
半透光膜のエッチング工程後、第２レジストパターン３２ａを除去して、本発明の多階調フォトマスク１０が完成する（図１（ｉ））。当該多階調フォトマスク１０は、透明基板１２上において、遮光膜１４及び半透光膜１６がそれぞれパターニングされることによって形成された遮光部、透光部、半透光部を有している。
【００８５】
［多階調フォトマスク］
本発明の多階調フォトマスク１０においては、B領域は、遮光膜と半透光膜が積層する、積層部分と、その透光部側のエッジにおいて少なくとも半透光膜表面が膜減りしたエッジ部分２２とを有する。A領域は透明基板１２上に半透光膜パターン１６ａが形成されてなり、そしてC1及びC2領域では透明基板１２が露出している。以上の領域が、それぞれ、多階調フォトマスク１０における遮光部、半透光部、及び透光部を形成しており、本発明の多階調フォトマスクは、これらを備えた転写用パターンを有している。
【００８６】
本発明者らによると、本発明の製造方法により製造された多階調フォトマスクは、遮光部の寸法精度が極めて高いことが認められた。これは、上述のように、第２エッチングにおいて長時間のエッチングが不要であることに加え、第１描画によって、遮光部の寸法が実質的に画定されることに由来する。この第１描画の際には、好ましくは反射防止層を表面に有する遮光膜を用いて行うことができるため、半透光膜を上層に置いた状態でのレーザ描画と比較しても、高い精度が得られる。
【００８７】
尚、本発明の効果を損なわない範囲において、遮光膜や半透光膜の他に、さらなる光学膜や機能膜（エッチングストッパ膜など）を設けても構わない。
【００８８】
［表示装置の製造方法］
本発明の多階調フォトマスク１０は、上記の通り透光部、半透光部及び遮光部を含む転写用パターンを備える。この多階調フォトマスク１０を通して、フォトレジスト膜が形成された被転写体上に対して露光すると、その転写パターンが被転写体に転写され、パターン転写されたフォトレジスト膜を現像することによって、所定の立体形状をもつレジストパターンとすることができる。すなわち、転写用パターンのもつ、透光部及び半透光部を透過する露光量が互いに異なることにより、被転写体上において、レジスト残膜量が互いに異なる部分をもつ、段差をもつレジストパターンを形成することができるのである。
【００８９】
こうした多階調フォトマスクは、主に表示装置の製造に有利に利用される。多階調フォトマスクはフォトマスク２枚分の機能をもつことから、表示装置の生産効率やコストの点でメリットが大きいためである。
【００９０】
このような本発明の多階調フォトマスク１０は、LCD用、或いはFPD用として知られる露光装置を用いて露光することができる。例えば、i線、h線、g線を含む露光光を用い、開口数（NA）が0.08〜0.10、コヒレントファクタ（σ）が0.7〜0.9程度の等倍光学系をもつ、プロジェクション露光装置が用いられる。もちろん前記多階調フォトマスク１０は、プロキシミティ露光用のフォトマスクとしてもよい。
【００９１】
本発明の表示装置の製造方法により製造される表示装置には、液晶表示装置、有機EL表示装置などが含まれる。また、本発明の多階調フォトマスク１０は、これら表示装置の様々な部位（薄膜トランジスタのS/Dレイヤ、カラ―フィルタのフォトスペーサ用レイヤ、など）の形成にも使用が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  多階調フォトマスク
１２  透明基板
１４  遮光膜
１４ａ  遮光膜パターン
１６  半透光膜
１６ａ  半透光膜パターン
２０  半透光膜のエッジ部分
２２  遮光部のエッジ部分
２４  微量サイドエッチ部位
３０  第１レジスト膜
３０ａ  第１レジストパターン
３２  第２レジスト膜
３２ａ  第２レジストパターン
２００  フォトマスクブランク
２０１  透明基板
２０２  遮光膜
２０２ａ  遮光膜パターン
２０３  レジスト膜
２０３ａ  レジストパターン
２０４  半透光膜
２０４ａ  半透光膜パターン
２０５  レジスト膜
２０５ａ  レジストパターン
２０６  不要な半透光膜
２１０  半透光膜のエッジ部分
３００  グレートーンマスク
【図１】
2015212720.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015212720.tif 000005
【図４】
2015212720.tif 000006