(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光により感光性樹脂のパターニングを行うに際し、前記感光性樹脂のパターニングを行う露光機の解像度以下の寸法で形成された遮光部と非遮光部を繰り返して作成し、前記感光性樹脂に膜厚の異なる領域を複数作成する工程において用いられるグレートーン露光用フォトマスクであって、
前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分で感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分に近い部分は遠い部分に比べ、前記遮光部と非遮光部の幅が広いことを特徴とするグレートーン露光用フォトマスク。
【請求項２】
感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分に近い部分と遠い部分の、前記遮光部幅に対する非遮光部幅の比率は同じである請求項１記載のグレートーン露光用フォトマスク。
【請求項３】
紫外光により感光性樹脂のパターニングを行うに際し、前記感光性樹脂のパターニングを行う露光機の解像度以下の寸法で形成された遮光部と非遮光部を繰り返して作成し、前記感光性樹脂に膜厚の異なる領域を複数作成する工程において用いられるグレートーン露光用フォトマスクであって、
前記感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分について、前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分に隣接する部分以外の部分にも、露光機の解像度以下の寸法幅の非遮光部を設け、かつ前記寸法幅の遮光部を設けるグレートーン露光用フォトマスク。
【請求項４】
紫外光により感光性樹脂のパターニングを行うに際し、前記感光性樹脂のパターニングを行う露光機の解像度以下の寸法で形成された遮光部と非遮光部を繰り返して作成し、前記感光性樹脂に膜厚の異なる領域を複数作成する工程において用いられるグレートーン露光用フォトマスクであって、
前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分に面する感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分の寸法を前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分に面していない部分に比べ大きくするグレートーン露光用フォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外光の透過率を段階的に変えるグレートーン用フォトマスクの作成方法と、グレートーン用フォトマスクを用いて、１回の露光で感光性樹脂の膜厚を複数作成するパターニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、グレートーン露光と呼ばれる露光方法が実用化されている。従来の露光方法では感光性樹脂を残す部分と除去する部分のどちらかで、感光性樹脂の有無に応じてその下の被加工膜がパターニングされていた。これに対してグレートーン露光は多層の被加工膜を形成した後、一回の露光で従来の感光性樹脂を残す部分、除去する部分に加え、残す部分の膜厚を薄くしたものを作成し、多層の被加工膜を一度にパターニングし、露光回数を減らそうとするものである。ここでグレートーン用フォトマスクを用いたパターニング方法は以下に示す工程で行われている。
【０００３】
▲１▼塗布：感光性樹脂を塗布する。
【０００４】
▲２▼プリベーク：塗布された感光性樹脂の溶剤を加熱、除去する。
【０００５】
▲３▼露光：グレートーン用フォトマスクを用いた露光を行う。
【０００６】
▲４▼現像、リンス：現像、洗浄を行う。
【０００７】
▲５▼ポストベーク：感光性樹脂中に残った現像液、洗浄液を加熱、除去する。
【０００８】
この結果、感光性樹脂はほぼ塗布した膜厚が残っている部分、全く除去された部分、それらの中間の膜厚を残した部分が作成される。この中間の膜厚とする部分のフォトマスクは通常、使用する露光機の解像度以下のパターンで構成し、透過する紫外光を低減、均一化している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、グレートーン露光を行った際、通常膜厚の感光性樹脂部のテーパ角がグレートーン露光部近傍かそうでないかにより異なるという問題があった。図６で、１は通常膜厚部、２はグレートーン膜厚部で、グレートーン膜厚部２に面する通常膜厚部１の端面はＡ−Ａ断面に示すごとくテーパ角はαであり、グレートーン膜厚部に面しない通常膜厚部の端面はＢ−Ｂ断面に示すごとくテーパ角はβで、β＞αである。例えば露光機解像度３μｍ、２μｍ幅の遮光部、非遮光部を繰り返したパターンをポジ型感光性樹脂ＯＦＰＲ−５０００（東京応化製）を用いて露光すると、α＝６０度、β＝４０度となる。これはグレートーン露光部近傍は回折の影響が通常の露光部まで及び、感光性樹脂テーパ角を低下させている。テーパ角が異なるとエッチング時の寸法シフト量が変わり、仕上り形状が設計通りとならないことになる。またグレートーン部の感光性樹脂膜厚は基板面内でばらつくという問題があった。ポジ型感光性樹脂を例にとると、感光性樹脂に十分な紫外光が照射されると、溶解性の基を生成してアルカリ可溶となり溶解するが、紫外光の照射が少ないと上記反応が不十分なため部分的に溶解性の基ができたり、できなかったりするため現像後の感光性樹脂膜厚の均一性が悪くなる。当然の事ながら、感光性樹脂膜厚が均一でないと加工精度が悪くなる。そこで本発明は上記の問題点に鑑み、グレートーン露光部を含む通常の露光部の仕上り形状とグレートーン露光部膜厚を均一に作成するフォトマスク、製造プロセスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のグレートーン露光部を含む通常の露光部の仕上り形状を均一に作成する目的を達成するために、第一に紫外光により感光性樹脂のパターニングを行う露光機の解像度以下の寸法で形成された遮光部と非遮光部を繰り返して作成し、前記感光性樹脂に膜厚の異なる領域を複数作成する工程において用いられるグレートーン露光用フォトマスクであって、前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分で感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分に近い部分は遠い部分に比べ、前記遮光部と前記非遮光部の幅が広いことを特徴とするグレートーン露光用フォトマスクとすること、第二に感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分に近い部分と遠い部分の、前記遮光部幅に対する非遮光部幅の比率は同じであるグレートーン露光用フォトマスクとすること、第三に紫外光により感光性樹脂のパターンニングを行うに際し、前記感光性樹脂のパターンニングを行う露光機の解像度以下の寸法で形成された遮光部と非遮光部を繰り返して作成し、前記感光性樹脂に膜厚の異なる領域を複数作成する工程において用いられるグレートーン露光用フォトマスクであって、前記感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分について、前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分に隣接する部分以外の部分にも、露光機の解像度以下の寸法幅の非遮光部を設け、かつ前記寸法幅の遮光部を設けるグレートーン露光用フォトマスクとすること、第四に紫外光により感光性樹脂のパターニングを行うに際し、前記感光性樹脂のパターニングを行う露光機の解像度以下の寸法で形成された遮光部と非遮光部を繰り返して作成し、前記感光性樹脂に膜厚の異なる領域を複数作成する工程において用いられるグレートーン露光用フォトマスクであって、前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分に面する感光性樹脂の通常膜厚部を形成する部分の寸法を前記遮光部と非遮光部を繰り返す部分に面していない部分に比べ大きくするグレートーン露光用フォトマスクとすることである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施例のグレートーン露光用フォトマスクのパターンを説明する図である。図１で感光性樹脂の通常膜厚部１より膜厚の薄いグレートーン膜厚部２を形成するために、使用する露光機の解像度以下の寸法幅の遮光部３と非遮光部４を繰り返したものである。ここで使用した露光機解像度は３μｍ、グレートーン膜厚部２の中央部付近の遮光部３と非遮光部４の幅ｌを１μｍとし、周辺（通常膜厚部１）に向かうに従いそれらの幅を０．５μｍづつ増し、最も通常膜厚部１に近い部分では幅Ｌ＝２．５μｍとした。ガラス基板にＴｉを２０００Å成膜した上に、ポジ型感光性樹脂ＯＦＰＲ−５０００を１．２μｍ塗布し、露光、現像後ＳＥＭ写真撮影を行いＡ−Ａ断面のテーパ角を計測すると５５度であった。
【００１２】
ここで隣接する遮光部３と非遮光部４の面積比率はグレートーン膜厚部の中央、周辺によらず一定にする方がよい。場所により面積比率が異なるとグレートーン膜厚が変わり、平坦性が損なわれる。従って通常膜厚部１への距離にかかわらず、遮光部３と非遮光部４の幅の比率を同じにすることは必須である。
【００１３】
（実施の形態２）
図２は本発明の他の実施例であるグレートーン露光用フォトマスクのパターンを説明する図である。図２で通常膜厚部１の周囲に露光機解像度以下の非遮光部４を設け、その周縁に遮光部３をパターニングしてある。本実施例においては１μｍ幅の非遮光部と、１μｍ幅の遮光部を設けている。この結果、通常膜厚部１の周縁のテーパ角はグレートーン膜厚部２に隣接した箇所も含めほぼ同じになった。
【００１４】
（実施の形態３）
図３は本発明のさらに他の実施例であるグレートーン露光用フォトマスクのパターンを説明する図である。図３はグレートーン膜厚部２の周辺部の通常膜厚部１の設計寸法を大きくしたものである。従来設計寸法５として実線で示してあるが、グレートーン膜厚部２の周辺では通常膜厚部１のテーパ角が小さくなることから、エッチング加工後の寸法シフト量が大きくなり、設計寸法より小さくなる。そのため通常膜厚部１のテーパ角が小さくなる範囲で設計寸法を大きくする必要があり、設計寸法６として破線で示してある。
【００１５】
なお、グレートーン膜厚部２の通常膜厚部１に隣接する長さがｍのときは、少なくともその隣接する長さｍの領域の通常膜厚部１にグレートーン露光の影響が及ぼされるので、この範囲で設計寸法を大きくする。
【００１６】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施例の感光性樹脂を複数回塗布し、グレートーン露光膜厚を均一化する方法を示したものである。図４（ａ）は被加工膜１としてＳｉＮを３０００Å、被加工膜２としてａ−Ｓｉを１５００Å成膜したガラス基板７に第１の感光性樹脂膜８としてポジ型感光性樹脂（光学感度８０ｍＪ／ｃｍ２）をスピンコーターで６０００Å塗布したものである。図４（ｂ）は第１の感光性樹脂膜８の上に第２の感光性樹脂膜９としてポジ型感光性樹脂（光学感度４０ｍＪ／ｃｍ２）をスピンコーターで６０００Å塗布したものである。図４（ｃ）はグレートーン用フォトマスク１０を用いて露光、現像した後の感光性樹脂の断面形状を示したものである。グレートーン部１１に対応する感光性樹脂膜厚は、露光量を調節してちょうど第１の感光性樹脂膜８の膜厚とすることによりグレートーン部膜厚の均一性が良くなった。これは非遮光部１２に十分な紫外光が照射されると、第１の感光性樹脂膜８の最下部まで紫外光が到達しアルカリ可溶性基が生成されるため、全ての感光性樹脂膜は除去される。ところが、グレートーン部１１では回折光の作用もあり光量が減衰されるため、第１の感光性樹脂膜にまで到達しない。特に第２の感光性樹脂膜の光学感度が第１の感光性樹脂膜の光学感度より良いと、アルカリ可溶性基の生成に明確な差が生じる。従って第１の感光性樹脂膜のみ残り、グレートーン膜厚として均一なものとなる。
【００１７】
しかしながら、感光性樹脂を複数回直接塗布するには、ぬれ性の問題があり第２の感光性樹脂膜の塗布が難しい。図５はぬれ性改善のための方法で、ＳｉＮ、ａ−Ｓｉを成膜したガラス基板に光学感度８０ｍＪ／ｃｍ２の第１の感光性樹脂膜を塗布する。次に、光学感度４０ｍＪ／ｃｍ２である第２の感光性樹脂膜の溶剤を塗布し、その後第２の感光性樹脂膜を塗布する。次にプリベーク、グレートーン露光、現像、リンスを行い、均一なグレートーン膜厚が作成される。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、グレートーン露光での通常膜厚部もグレートーン部のパターンあるいは通常膜厚部の周縁パターンを工夫することにより一様な形状となる。また、光学感度の異なる感光性樹脂を併用することにより、グレートーン露光で明確な感光性樹脂膜厚差を生じさせることができ、均一なグレートーン膜厚を得ることができる。その結果、安定な加工が実現できるとともにフォトマスクの削減が達成でき、プロセスコスト削減に役立ち、工業上極めて有用である。なお本発明を用いれば、フォトマスクの削減等省資源化の効果、ならびに省エネルギー機器である液晶製品の開発にも役立つことから、地球環境、宇宙環境に優しいこととなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のグレートーン露光を実現するパターンを示す図
【図２】本発明の他の実施の形態のグレートーン露光を実現するパターンを示す図
【図３】本発明の他の実施の形態のグレートーン露光を実現するパターンを示す図
【図４】本発明のグレートーン膜厚を均一にする実施の形態を示す図
【図５】本発明のグレートーン膜厚を均一にする他の実施の形態のフローを示す図
【図６】従来のグレートーン露光を実現するパターンを示す図
【符号の簡単な説明】
１  通常膜厚部
２  グレートーン膜厚部
３  遮光部
４  非遮光部
５  従来設計寸法
６  設計寸法
８  第１の感光性樹脂膜
９  第２の感光性樹脂膜
【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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