(57)【要約】【課題】被転写体上に所望のレジスト膜厚段差を有する転写パターンを形成できるパターン形成方法を提供する。【解決手段】フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、露光工程で用いるフォトマスク５は、同一の透明基板５１上に形成された、第１遮光パターン５３と、該第１遮光パターンとは異なる第２遮光パターン５５とを有する。露光工程においては、フォトマスク５上に形成された第１遮光パターン５３を用いて被転写体１上に第１露光６１を行い、次いで、第２遮光パターン５５を用いて被転写体１上の第１露光に重ねて第２露光６２を行い、被転写体１上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行う。【選択図】図１
2009037203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストを現像した後、残膜値の異なる部分を含む所望の転写レジストパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記露光工程で用いるフォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１遮光パターンと、該第１遮光パターンとは異なる第２遮光パターンとを有し、
前記露光工程においては、前記フォトマスク上に形成された前記第１遮光パターンを用いて被転写体上に第１露光を行い、次いで、前記フォトマスク上に形成された前記第２遮光パターンを用いて被転写体上の前記第１露光に重ねて第２露光を行い、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１露光と前記第２露光は、等しい露光量であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１露光と前記第２露光は、異なる露光量であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１露光と前記第２露光の少なくとも一方は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第１露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に実質的に残膜を生じない露光量であり、前記第２露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第１露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であり、前記第２露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に実質的に残膜を生じない露光量であることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第１露光及び第２露光の露光量はいずれも、それぞれ単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第１露光と前記第２露光との間に、被転写体を移動させることによって、前記第１遮光パターンと前記第２遮光パターンが順次被転写体に対して相対的に同一位置となるようにすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第１露光と前記第２露光との間に、フォトマスクを移動させることによって、前記第１遮光パターンと前記第２遮光パターンが順次被転写体に対して相対的に同一位置となるようにすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記第１遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｘと、前記第２遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｙとの離間距離が、重ねたときに２μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一に記載のパターン形成方法を用いたパターン形成工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れか一に記載のパターン形成方法を用いたパターン形成工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
同一基板上に、相対位置が把握されており、順次、同一の被転写体上に転写することによって一つの多重転写パターンを形成する少なくとも２つの遮光パターンを有するフォトマスクであって、前記２つの遮光パターンは、重ねて露光光を照射したとき、露光光の透過光量が最大となる透光領域の透過率を100％とするとき、透過率が20〜60％となる半透過領域と、透過率が実質的に0％となる遮光領域を形成することを特徴とするフォトマスク。
【請求項１４】
フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する際、被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するフォトマスクであって、
該フォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１遮光パターンと、該第１遮光パターンとは異なる第２遮光パターンとを有し、
該フォトマスク上に形成された前記第１遮光パターン及び前記第２遮光パターンを順次被転写体に対して相対的に同一位置となるように配置して露光したときに、被転写体上に部位によって露光量の異なる転写パターンを形成するフォトマスクであることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１５】
前記第１遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｘと、前記第２遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｙとの離間距離が、重ねたときに２μｍ以上であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のフォトマスク。
【請求項１６】
遮光部及び透光部を有するフォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、
前記露光工程においては、前記フォトマスク上に形成された遮光パターンを用いて被転写体上に第１露光を行い、次いで、露光光のフォーカシング条件を変更し、前記被転写体上に前記遮光パターンを用いて第２露光を行い、
前記第１露光と前記第２露光における露光光のフォーカシング条件の変更により、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１７】
前記第１露光と前記第２露光の少なくとも一方は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする請求項１６に記載のパターン形成方法。
【請求項１８】
透明基板上に、遮光部及び透光部を有し、順次異なるフォーカシング条件で、同一の被転写体上に複数回転写することによって一つの多重転写パターンを形成する多重転写用パターンを有するフォトマスクであって、前記多重転写パターンは、被転写体上のフォトレジストを現像したとき第１のレジスト残膜値部分を第２のレジスト残膜値部分が挟む部分を有するようにレジストパターンを形成することを特徴とするフォトマスク。
【請求項１９】
前記第１のレジスト残膜値部分は、レジスト残膜値が最大の部分であり、前記第２のレジスト残膜値部分は、それより残膜値の小さい部分であることを特徴とする請求項１８に記載のフォトマスク。
【請求項２０】
遮光部及び透光部を有するフォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、
前記露光工程においては、前記フォトマスク上に形成された遮光パターンを前記被転写体上の第１の位置に配置して、該被転写体上に第１露光を行い、次いで、前記遮光パターンを前記被転写体に対して所定距離相対移動させて該被転写体上の第２の位置に配置して、該被転写体上に第２露光を行い、
前記第１露光と前記第２露光の重ね露光により、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２１】
前記第１露光と前記第２露光の少なくとも一方は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする請求項２０に記載のパターン形成方法。
【請求項２２】
透明基板上に、遮光部及び透光部を有し、同一の被転写体に対し、異なる相対位置に配して順次複数回転写することによって一つの多重転写パターンを形成する多重転写用パターンを有するフォトマスクであって、前記多重転写パターンは、被転写体上のフォトレジストを現像したとき、第１のレジスト残膜値部分を第２のレジスト残膜値部分が挟む部分を有するようにレジストパターンを形成することを特徴とするフォトマスク。
【請求項２３】
前記前記第１のレジスト残膜値部分は、レジスト残膜値が最大の部分であり、前記第２のレジスト残膜値部分は、それより残膜値の小さい部分であることを特徴とする請求項２２に記載のフォトマスク。
【請求項２４】
フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、
前記露光工程で用いるフォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１パターンと、該第１パターンとは異なる第２パターンとを有し、
前記露光工程においては、前記フォトマスクを前記被転写体上の第１の位置に配置して、該被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンを同時に第１露光し、次いで、前記フォトマスクを前記被転写体に対して１パターン単位分相対移動させて該被転写体上の第２の位置に配置して、該被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンを同時に第２露光する工程を含み、
前記第１パターンと前記第２パターンが、被転写体上であって相対的に同一な位置で転写されることにより、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２５】
前記フォトマスクを前記被転写体に対して更に１パターン単位分ずつ相対移動させながら、該被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンを同時に露光する工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項２４のパターン形成方法。
【請求項２６】
前記第１露光と前記第２露光は、等しい露光量であることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のパターン形成方法。
【請求項２７】
前記第１パターンと前記第２パターンはいずれも、遮光部と透光部からなる遮光パターンであることを特徴とする請求項２４乃至２６の何れか一に記載のパターン形成方法。
【請求項２８】
前記第１パターンと前記第２パターンの少なくとも一方は遮光部と、透過する露光量を所定量低減する半透光部を含むパターンであることを特徴とする請求項２４乃至２６の何れか一に記載のパターン形成方法。
【請求項２９】
フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する際、被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するフォトマスクであって、
該フォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１パターンと、該第１パターンとは異なる第２パターンとを有し、
前記第１パターンと前記第２パターンの少なくとも一方は遮光部と、透過する露光量を所定量低減する半透光部を含むパターンであり、
前記フォトマスク上に形成された前記第１パターン及び前記第２パターンを順次被転写体に対して相対的に同一位置となるように配置して露光したときに、被転写体上に部位によって露光量の異なる転写パターンを形成するフォトマスクであることを特徴とするフォトマスク。
【請求項３０】
前記フォトマスクを前記被転写体に対して１パターン単位分ずつ相対移動させながら、前記被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンの同時露光を繰返し行うことにより、被転写体上に部位によって露光量の異なる多階調転写パターンを形成するフォトマスクであることを特徴とする請求項２９に記載のフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクを用いて被転写体上のフォトレジストに段差を設けた転写パターンを形成するパターン形成方法、このパターン形成方法を用いる薄膜トランジスタ基板の製造方法、及び液晶表示装置（LiquidCrystal Display：以下、ＬＣＤと呼ぶ）の製造方法、並びにこのパターン形成方法に使用するフォトマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＬＣＤの分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Thin FilmTransistor Liquid Crystal 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、遮光部と透光部と半透光部を有するフォトマスク（グレートーンマスクと呼ぶ）を用いることにより、ＴＦＴ基板の製造に利用するマスク枚数を削減する方法が提案されている（例えば特許文献１）。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいう。
【０００３】
グレートーンマスクとしては、透明基板が露出した透光部、透明基板上に露光光を遮光する遮光膜が形成された遮光部、透明基板上に遮光膜、または、半透光膜が形成され透明基板の光透過率を１００％としたときにそれより透過光量を低減させて所定量の光を透過するグレートーン部とを有するものである。このようなグレートーンマスクとしては、半透光部として、遮光膜又は半透光膜に、露光条件下で解像限界以下の微細パターンを形成したもの、或いは、所定の光透過率をもつ半透光膜を形成したものがある。
【０００４】
図７は、グレートーンマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図であるが、図７に示すグレートーンマスク２０は、被転写体３０上に、膜厚が段階的に異なるレジストパターン３３を形成するためものである。なお、図７中において符号３２Ａ、３２Ｂは、被転写体３０において基板３１上に積層された膜を示す。
図７に示すグレートーンマスク２０は、当該グレートーンマスク２０の使用時に露光光を遮光（透過率が略０％）させる遮光部２１と、透明基板２４の表面が露出した露光光を透過させる透光部２２と、透光部の露光光透過率を１００％としたとき透過率を２０〜６０％程度に低減させる半透光部２３とを有する。半透光部２３は、透明基板２４上に形成された光半透過性の半透光膜で構成され、または、マスク使用時の露光条件下で解像限界を超える微細パターンが形成されて構成される。
【０００５】
上述のようなグレートーンマスク２０を使用したときに、遮光部２１では露光光が実質的に透過せず、半透光部２３では露光光が低減されるため、被転写体３０上に塗布したレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）は、転写後、現像を経たとき遮光部２１に対応する部分で膜厚が厚くなり、半透光部２３に対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部２２に対応する部分では膜がない（残膜が実質的に生じない）、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターン３３を形成することができる。
そして、図７に示すレジストパターン３３の膜のない部分で、被転写体３０における例えば膜３２Ａ及び３２Ｂに第１エッチングを実施し、レジストパターン３３の膜厚の薄い部分をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体３０における例えば膜３２Ｂに第２エッチングを実施する。このようにして、１枚のグレートーンマスク２０を用いて被転写体３０上に膜厚の段階的に異なるレジストパターン３３を形成することにより、従来のフォトマスク２枚分の工程が実施されることになり、マスク枚数が削減される。換言すれば、遮光部と透光部のほかに、半透光部を有するグレートーンマスク（又は多階調マスクともいう）を用いることによって、被転写体上に、複数回のパターン加工が行えるような、レジストパターンを形成できる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のパターン転写方法は、例えば液晶表示装置を製造する場合に極めて有用であり、被転写体において上記グレートーンマスクの半透光部２３に対応する領域ではＴＦＴチャネル部を形成することができる。一方で、近年液晶表示装置が携帯電話等の携帯端末に盛んに利用されるようになってきたことに伴い、とくにこのチャネル部のパターンは微細化の傾向にある。これは、チャネル部の微細化は、TFT装置の動作速度や、LCDの明るさなど、液晶表示装置の性能上有利な作用を及ぼすからである。
【０００８】
しかしながら、上記グレートーンマスク上の半透光部２３に例えば露光装置の解像限界（例えば３μm程度）に達しない線幅のパターンが形成されても、これが被転写体上に忠実に転写されない。例えば、半透光部２３に１μｍ程度のパターンが形成されていた場合、このマスクを用いて現在の一般的な液晶ディスプレイ用露光装置でパターン転写を行うと、露光装置の解像限界以下の寸法であるため、被転写体上に１μｍ程度の幅であって所定のレジスト残膜値をもつ部分（例えば該半透光部２３が遮光部に隣接していれば、遮光部とはレジスト残膜値の異なる段差部分）を有するレジストパターンを形成することが困難である。被転写体上に所望の幅（例えば1μｍ程度）の段差部分であって、しかも望ましくは平坦部を有するレジスト残膜が形成できないと、このレジストパターンを用いてTFTを製造しようとするとき、形成される例えばチャネル部はパターン欠陥を生じ、液晶表示装置の動作不良を引き起こすおそれがある。もちろん、現在ＬＳＩ製造用露光装置に用いられるような短波長の露光光（ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）など）、及び高開口数の光学系を備えた露光装置を用いれば、１μｍ程度の微細パターンであってもパターン転写することは可能ではあるが、このようなＬＳＩ製造用露光装置はそもそも光源やサイズ等、液晶表示装置製造用のものとは系が全く異なる上、非常に高価なものであるため、液晶表示装置の大幅なコストアップにつながるなど多くの不都合がある。
【０００９】
したがって、現在の液晶ディスプレイ用露光装置を用いて、その解像限界（例えば１μｍ程度）以下の微細な段差部分であってもこれを形成でき、被転写体上に所望の膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンを形成することが可能な方法の出現が望まれるところである。
【００１０】
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、非常に解像度の高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、露光機の解像限界以下、例えば１μｍ程度あるいはそれ以下の微細なレジスト膜厚段差部分を有する転写パターンを形成できるパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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）フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストを現像した後、残膜値の異なる部分を含む所望の転写レジストパターンを形成するパターン形成方法であって、前記露光工程で用いるフォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１遮光パターンと、該第１遮光パターンとは異なる第２遮光パターンとを有し、前記露光工程においては、前記フォトマスク上に形成された前記第１遮光パターンを用いて被転写体上に第１露光を行い、次いで、前記フォトマスク上に形成された前記第２遮光パターンを用いて被転写体上の前記第１露光に重ねて第２露光を行い、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【００１２】
（構成２）前記第１露光と前記第２露光は、等しい露光量であることを特徴とする構成１に記載のパターン形成方法。
（構成３）前記第１露光と前記第２露光は、異なる露光量であることを特徴とする構成１に記載のパターン形成方法。
【００１３】
（構成４）前記第１露光と前記第２露光の少なくとも一方は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする構成１乃至３の何れか一に記載のパターン形成方法。
（構成５）前記第１露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に実質的に残膜を生じない露光量であり、前記第２露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする構成４に記載のパターン形成方法。
【００１４】
（構成６）前記第１露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であり、前記第２露光の露光量は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に実質的に残膜を生じない露光量であることを特徴とする構成４に記載のパターン形成方法。
（構成７）前記第１露光及び第２露光の露光量はいずれも、それぞれ単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする構成４に記載のパターン形成方法。
【００１５】
（構成８）前記第１露光と前記第２露光との間に、被転写体を移動させることによって、前記第１遮光パターンと前記第２遮光パターンが順次被転写体に対して相対的に同一位置となるようにすることを特徴とする構成１乃至７の何れか一に記載のパターン形成方法。
（構成９）前記第１露光と前記第２露光との間に、フォトマスクを移動させることによって、前記第１遮光パターンと前記第２遮光パターンが順次被転写体に対して相対的に同一位置となるようにすることを特徴とする構成１乃至７の何れか一に記載のパターン形成方法。
【００１６】
（構成１０）前記第１遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｘと、前記第２遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｙとの離間距離が、重ねたときに２μｍ以上であることを特徴とする構成１乃至９の何れか一に記載のパターン形成方法。
（構成１１）構成１乃至１０の何れか一に記載のパターン形成方法を用いたパターン形成工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
（構成１２）構成１乃至１０の何れか一に記載のパターン形成方法を用いたパターン形成工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００１７】
（構成１３）同一基板上に、相対位置が把握されており、順次、同一の被転写体上に転写することによって一つの多重転写パターンを形成する少なくとも２つの遮光パターンを有するフォトマスクであって、前記２つの遮光パターンは、重ねて露光光を照射したとき、露光光の透過光量が最大となる透光領域の透過率を100％とするとき、透過率が20〜60％となる半透過領域と、透過率が実質的に0％となる遮光領域を形成することを特徴とするフォトマスク。
【００１８】
（構成１４）フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する際、被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するフォトマスクであって、該フォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１遮光パターンと、該第１遮光パターンとは異なる第２遮光パターンとを有し、該フォトマスク上に形成された前記第１遮光パターン及び前記第２遮光パターンを順次被転写体に対して相対的に同一位置となるように配置して露光したときに、被転写体上に部位によって露光量の異なる転写パターンを形成するフォトマスクであることを特徴とするフォトマスク。
（構成１５）前記第１遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｘと、前記第２遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｙとの離間距離が、重ねたときに２μｍ以上であることを特徴とする構成１３又は１４に記載のフォトマスク。
【００１９】
（構成１６）遮光部及び透光部を有するフォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、前記露光工程においては、前記フォトマスク上に形成された遮光パターンを用いて被転写体上に第１露光を行い、次いで、露光光のフォーカシング条件を変更し、前記被転写体上に前記遮光パターンを用いて第２露光を行い、前記第１露光と前記第２露光における露光光のフォーカシング条件の変更により、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
（構成１７）前記第１露光と前記第２露光の少なくとも一方は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする構成１６に記載のパターン形成方法。
【００２０】
（構成１８）透明基板上に、遮光部及び透光部を有し、順次異なるフォーカシング条件で、同一の被転写体上に複数回転写することによって一つの多重転写パターンを形成する多重転写用パターンを有するフォトマスクであって、前記多重転写パターンは、被転写体上のフォトレジストを現像したとき、第１のレジスト残膜値部分を第２のレジスト残膜値部分が挟む部分を有することを特徴とするフォトマスク。
（構成１９）前記第１のレジスト残膜値部分は、レジスト残膜値が最大の部分であり、前記第２のレジスト残膜値部分は、それより残膜値の小さい部分であることを特徴とする構成１８に記載のフォトマスク。
【００２１】
（構成２０）遮光部及び透光部を有するフォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、前記露光工程においては、前記フォトマスク上に形成された遮光パターンを前記被転写体上の第１の位置に配置して、該被転写体上に第１露光を行い、次いで、前記遮光パターンを前記被転写体に対して所定距離相対移動させて該被転写体上の第２の位置に配置して、該被転写体上に第２露光を行い、前記第１露光と前記第２露光の重ね露光により、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
（構成２１）前記第１露光と前記第２露光の少なくとも一方は、単独で被転写体に露光したときに被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜を生じる露光量であることを特徴とする構成２０に記載のパターン形成方法。
【００２２】
（構成２２）透明基板上に、遮光部及び透光部を有し、同一の被転写体に対し、異なる相対位置に配して順次複数回転写することによって一つの多重転写パターンを形成する多重転写用パターンを有するフォトマスクであって、前記多重転写パターンは、被転写体上のフォトレジストを現像したとき、第１のレジスト残膜値部分を第２のレジスト残膜値部分が挟む部分を有するようにレジストパターンを形成することを特徴とするフォトマスク。
（構成２３）前記前記第１のレジスト残膜値部分は、レジスト残膜値が最大の部分であり、前記第２のレジスト残膜値部分は、それより残膜値の小さい部分であることを特徴とする構成２２に記載のフォトマスク。
【００２３】
（構成２４）フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、該露光工程において被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、前記露光工程で用いるフォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１パターンと、該第１パターンとは異なる第２パターンとを有し、前記露光工程においては、前記フォトマスクを前記被転写体上の第１の位置に配置して、該被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンを同時に第１露光し、次いで、前記フォトマスクを前記被転写体に対して１パターン単位分相対移動させて該被転写体上の第２の位置に配置して、該被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンを同時に第２露光する工程を含み、前記第１パターンと前記第２パターンが、被転写体上であって相対的に同一な位置で転写されることにより、被転写体上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【００２４】
（構成２５）前記フォトマスクを前記被転写体に対して更に１パターン単位分ずつ相対移動させながら、該被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンを同時に露光する工程を繰り返し行うことを特徴とする構成２４のパターン形成方法。
（構成２６）前記第１露光と前記第２露光は、等しい露光量であることを特徴とする構成２４又は２５に記載のパターン形成方法。
【００２５】
（構成２７）前記第１パターンと前記第２パターンはいずれも、遮光部と透光部からなる遮光パターンであることを特徴とする構成２４乃至２６の何れか一に記載のパターン形成方法。
（構成２８）前記第１パターンと前記第２パターンの少なくとも一方は遮光部と、透過する露光量を所定量低減する半透光部を含むパターンであることを特徴とする構成２４乃至２６の何れか一に記載のパターン形成方法。
【００２６】
（構成２９）フォトマスクを用いて被転写体に露光光を照射する際、被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するフォトマスクであって、該フォトマスクは、同一の透明基板上に形成された、第１パターンと、該第１パターンとは異なる第２パターンとを有し、前記第１パターンと前記第２パターンの少なくとも一方は遮光部と透過する露光量を所定量低減する半透光部を含むパターンであり、前記フォトマスク上に形成された前記第１パターン及び前記第２パターンを順次被転写体に対して相対的に同一位置となるように配置して露光したときに、被転写体上に部位によって露光量の異なる転写パターンを形成するフォトマスクであることを特徴とするフォトマスク。
（構成３０）前記フォトマスクを前記被転写体に対して１パターン単位分ずつ相対移動させながら、前記被転写体上に前記第1パターンと前記第２パターンの同時露光を繰返し行うことにより、被転写体上に部位によって露光量の異なる多階調転写パターンを形成するフォトマスクであることを特徴とする構成２９に記載のフォトマスク。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によるパターン形成方法によれば、解像度の非常に高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、被転写体上に所望の膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンを精度良く形成することが可能である。例えば、現在の液晶ディスプレイ用露光装置を用いて、たとえば被転写体上にこのような1μｍ程度の微細幅のレジスト残膜を含むレジストパターンを精度良く形成することが可能である。
もちろん、液晶表示装置製造以外にも、他の用途（例えばＬＳＩ装置製造）においても、本発明のパターン形成方法を適用することにより、被転写体に対して所望の部位の露光量を低減させ、非常に微細な多段諧調のパターンを形成することができる。更に、本発明によれば、複数回の露光によるパターンの転写時に、2以上のフォトマスクを交換しつつ行う必要がない。このため、２回以上の転写の際に不可避となるアライメントずれによるパターン欠陥を防止できる極めて顕著な効果がある。
【００２８】
また、従来のグレートーンマスクを用いるパターン転写方法の場合、グレートーンマスクの製造段階で２回の描画工程があり、その２回の描画時のアライメントずれが生じてしまうことはどうしても避けられず、転写パターン精度にも影響するが、本発明のパターン形成方法に使用するフォトマスクは、同一の透明基板上に１回の描画工程により同時に形成されたパターン（上記第１の構成においては、第1遮光パターンと第２遮光パターン）を有するため、描画機の有する描画精度を反映した（描画時のアライメントずれに起因する要素がない）遮光パターンが形成されている。そのため、本発明では第１露光と第２露光における２つの遮光パターン間のアライメントは高精度で維持することができる。
なお、本発明の第1の構成では、第１露光と第２露光において、露光機を固定したまま、フォトマスクと被転写体の相対位置を移動させることが有利であるが、このときのアライメントは露光機上で行えるため、高精度に位置決めが可能である。
【００２９】
また、請求項１６の発明によれば、例えば第１のレジスト残膜値部分を第２のレジスト残膜値部分が挟む部分を有するような転写パターンを形成する場合（厚膜の残膜領域の両端又は周囲に薄膜の残膜領域を有する転写パターンを形成する場合など）、アライメントずれによって非対称なパターンとなることが避けられる。そして、複数回の露光を行うに際して、マスク上のパターンと該パターンが転写される被転写体上の相対位置が変わらないため、アライメントずれが抑止でき、使用する露光機のもつアライメント精度が発揮され、所望のレジストパターンを精度良く簡便に形成することが可能である。
【００３０】
また、請求項２０の発明によれば、例えば厚膜の残膜領域の両端又は周囲に薄膜の残膜領域を有する転写パターンを形成する場合、アライメントずれによって非対称なパターンとなることが避けられる。そして、第１露光と第２露光の間に被転写体とフォトマスクの相対移動が必要となるが、そのアライメントは露光装置上で行えるため、高精度で位置決めできる。その結果、被転写体上に例えば１μｍ以下の微細パターン幅のレジスト残膜を含むレジストパターンも精度良く形成することが可能である。
【００３１】
また、請求項２４の発明によれば、例えば被転写体上に多面付けにより転写パターンを形成する場合、第１パターンと第２パターンが形成されたフォトマスクを被転写体に対して１パターン単位分（例えば１パネル分）ずつ相対移動させながら、被転写体上に第1パターンと第２パターンの同時露光を繰返し行うため、一定の露光条件で露光ができるうえ、複数回の露光を行うに際して各露光間の被転写体とフォトマスクとの相対移動の際の移動距離が短くてすみ、高精度に位置決めが可能である。また、露光時に第１パターンと第２パターンのいずれかを遮蔽する操作が必要ない。本発明によれば、被転写体上に所望の膜厚が段階的に異なる多階調のレジストパターンを精度良く形成することが可能である。また、被転写体上に例えば１μｍ程度の微細幅のレジスト残膜を含むレジストパターンを精度良く形成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明のパターン形成方法の実施の形態１を示す断面図である。
本実施の形態によるパターン形成方法は、図１に示すように、フォトマスク５上に形成された第１遮光パターン５３を用いて被転写体１上に第１露光６１を行い、次いで、同じくフォトマスク５上に形成された第２遮光パターン５５を用いて同じく被転写体１上の同一位置に重ねて第２露光６２を行う。
【００３３】
以下、ポジ型フォトレジストを用いた場合を例として説明する。ここでは、所定光量の露光光が透過して十分に露光された部分は、被転写体１上のフォトレジストが感光し、現像後に残膜を生じない。従って、上記第１遮光パターン５３は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない領域のみ露光光が透過する（言い換えると、上記フォトレジスト膜１３が現像後に残膜を生じる領域は遮光する）ように形成されている。一方、上記第２遮光パターン５５は、上記フォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域のみ露光光が透過するように形成されている。従って、上記第１遮光パターン５３を用いた第１露光６１によって、被転写体１上に実質的にフォトレジスト膜１３の残膜を生じない領域を画定し、続く上記第２遮光パターン５５を用いた第２露光６２によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域と、実質的に露光されないためフォトレジスト膜１３が現像後に厚膜の残膜を生じる領域とを画定する。
【００３４】
フォトマスク５上の上記第１遮光パターン５３と第２遮光パターン５５は、いずれも同一の透明基板（例えば石英基板など）５１上に例えばクロム（Ｃｒ）等からなる遮光膜で所定のパターン状に形成され、第１遮光パターン５３は領域５２に、第２遮光パターン５５は領域５４に、というように同一の透明基板５１上で適宜領域を分けて形成されている。なお、上記遮光膜は、使用する露光光の波長との関係で適当な遮光性を有するように膜材質及び膜厚を選定して形成される。
なお、上記フォトマスク５は、たとえば透明基板５１上に遮光膜を成膜したマスクブランクを用いてフォトリソグラフィー法で遮光膜をパターニングすることによって得られるが、同一の透明基板５１上に１回の描画工程により同時に形成された第１遮光パターン５３と第２遮光パターン５５を有するため、純粋に描画機の有する描画精度に依存した（描画時のアライメントずれに起因する要素がない）遮光パターンが形成されている。
【００３５】
本実施の形態では、上記第１露光６１の露光量は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、単独で露光したときに被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量であり、続く上記第２露光６２の露光量は、単独で露光したときに上記フォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜（実質的に露光されない領域のフォトレジスト膜の現像後の残膜量（又は残膜膜厚）を１００％としたときの２０〜６０％の範囲となる残膜量）を生じる露光量である。なお、上記第１露光６１及び第２露光６２の露光波長としては、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。
なお、図１中において、被転写体１の符号１２Ａ、１２Ｂは、被転写体１において基板１１上に積層された膜を示しており、製造する基板等の種類に応じて適当な膜材質、膜厚、膜数が選択される。
【００３６】
本発明では、同一の透明基板上に２つの遮光パターンを配置し、それらを順次、同一被転写体上に露光することによって、微細パターンを転写することを可能としている。２つの遮光パターンを同一基板上に形成することにより、描画機の有する描画精度に準拠した遮光パターンが形成され、２つのパターン間のアライメントは、露光装置に搭載された位置決め機構（レーザ干渉計など）によって良好な精度で維持することができる。露光する２つの遮光パターンを順次入れ替えるためには、被転写体を移動させてもよいし、フォトマスクを移動させてもよい。すなわち、第１露光６１と第２露光６２との間に、被転写体１を移動させることによって、第１遮光パターン５３と第２遮光パターン５５が順次被転写体１に対して相対的に同一位置となるようにする、あるいは、第１露光６１と第２露光６２との間に、フォトマスク５を移動させることによって、第１遮光パターン５３と第２遮光パターン５５が順次被転写体１に対して相対的に同一位置となるようにする。なお、第１遮光パターン５３を用いた第１露光６１の際には、フォトマスク５上の第２遮光パターン５５を適当な遮蔽板４等で覆い、また第２遮光パターン５５を用いた第２露光６２の際には、第１遮光パターン５３を遮蔽板４等で覆うようにしてもよい。
【００３７】
以上のように、フォトマスク５上の第１遮光パターン５３を用いた第１露光６１と、第２遮光パターン５５を用いた第２露光６２との被転写体１上への重ね露光によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図１中にはＡのハッチングで示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂのハッチングで示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃのハッチングで示す）とを形成する露光光が照射される。
こうして第１露光６１及び第２露光６２を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、図１（ｃ）に示すように、被転写体１上に、厚膜の残膜部位１３ａと、薄膜の残膜部位１３ｂと、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位１３ｃとを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンが形成される。
このとき、薄膜の残膜部位は、厚膜の残膜部位に対して、20〜60％の膜厚であることができる。
【００３８】
以上の実施の形態により説明した本発明によるパターン形成方法によれば、解像度の非常に高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、被転写体上に所望の膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンを精度良く形成することが可能である。例えば、現行の液晶ディスプレイ用露光装置を用いて、微細パターン幅のレジスト残膜を含むレジストパターンを精度良く形成することが可能である。
これは、露光光源（通常i線〜ｇ線といった波長域をもった光源）をそのまま使用しつつ、実効的な解像度を上げることができ、その際にアライメント対策を必要としないという点で、簡便かつ有用である。
【００３９】
本発明のパターン形成方法は、例えば液晶表示装置等の製造に好適であるが、もちろん、液晶表示装置製造以外にも、他の用途（例えばＬＳＩ装置製造）においても、本発明のパターン形成方法を適用することにより、被転写体に対して所望の部位の露光量を低減させ、非常に微細な多段諧調のパターンを形成することができる。またその際、２つ以上のマスクを使用しないので、２つ以上のマスクのアライメントずれによるパターン欠陥を防止できるという利点がある。
【００４０】
［実施の形態２］
図２は、本発明のパターン形成方法の実施の形態２を示す断面図である。
前述の実施の形態１と同様、本実施の形態によるパターン形成方法は、図２に示すように、フォトマスク７上に形成された第１遮光パターン７３を用いて被転写体１上に第１露光６１を行い、次いで、同じくフォトマスク７上に形成された第２遮光パターン７５を用いて同じく被転写体１上の同一位置に重ねて第２露光６２を行う。
【００４１】
ただし本実施の形態では、上記第１遮光パターン７３は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域のみ露光光が透過するように形成されており、一方、上記第２遮光パターン７５は、上記フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない領域のみ露光光が透過するように形成されている。従って、上記第１遮光パターン７３を用いた第１露光６１によって、被転写体１上にフォトレジスト膜１３が所定量の薄膜の残膜を生じる領域を画定し、続く上記第２遮光パターン７５を用いた第２露光６２によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない領域と、実質的に露光されないためフォトレジスト膜１３が現像後に厚膜の残膜を生じる領域とを画定する。
【００４２】
フォトマスク７上の上記第１遮光パターン７３と第２遮光パターン７５は、いずれも同一の透明基板（例えば石英基板など）７１上に、第１遮光パターン７３は領域７２に、第２遮光パターン７５は領域７４に、というように適宜領域を分けて形成されている。
【００４３】
本実施の形態では、上記第１露光６１の露光量は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、単独で露光したときに被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量であり、続く上記第２露光６２の露光量は、単独で露光したときに上記フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量である。なお、上記第１露光６１及び第２露光６２の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。
【００４４】
露光する２つの遮光パターン７３，７５を順次入れ替えるためには、第１露光６１と第２露光６２との間に、被転写体１を移動させることによって、第１遮光パターン７３と第２遮光パターン７５が順次被転写体１に対して相対的に同一位置となるようにしてもよいし、あるいは、第１露光６１と第２露光６２との間に、フォトマスク７を移動させることによって、第１遮光パターン７３と第２遮光パターン７５が順次被転写体１に対して相対的に同一位置となるようにしてもよい。なお、第１遮光パターン７３を用いた第１露光６１の際には、第２遮光パターン７５を、また第２遮光パターン７５を用いた第２露光６２の際には、第１遮光パターン７３をそれぞれ遮蔽板４等で覆うようにしてもよい。
【００４５】
以上のように、フォトマスク７上の第１遮光パターン７３を用いた第１露光６１と、第２遮光パターン７５を用いた第２露光６２との被転写体１上への重ね露光によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図２中にはＡのハッチングで示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂのハッチングで示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃのハッチングで示す）とを形成する露光光が照射される。
こうして第１露光６１及び第２露光６２を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、図２（ｃ）に示すように、被転写体１上に、厚膜の残膜部位１３ａと、薄膜の残膜部位１３ｂと、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位１３ｃとを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンが形成される。
【００４６】
［実施の形態３］
図３は、本発明のパターン形成方法の実施の形態３を示す断面図である。
前述の実施の形態１と同様、本実施の形態によるパターン形成方法は、図３に示すように、フォトマスク８上に形成された第１遮光パターン８３を用いて被転写体１上に第１露光６１を行い、次いで、同じくフォトマスク８上に形成された第２遮光パターン８５を用いて同じく被転写体１上の同一位置に重ねて第２露光６２を行う。
【００４７】
ただし本実施の形態では、上記第１遮光パターン８３は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域及び実質的に残膜を生じない領域のみ露光光が透過するように形成されており、一方、上記第２遮光パターン８５は、上記フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない領域のみ露光光が透過するように形成されている。従って、上記第１遮光パターン８３を用いた第１露光６１によって、被転写体１上に実質的に露光されないためフォトレジスト膜１３が現像後に厚膜の残膜を生じる領域を画定し、続く上記第２遮光パターン８５を用いた第２露光６２によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない領域と、フォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域とを画定する。
【００４８】
フォトマスク８上の上記第１遮光パターン８３と第２遮光パターン８５は、いずれも同一の透明基板（例えば石英基板など）８１上に、第１遮光パターン８３は領域８２に、第２遮光パターン８５は領域８４に、というように適宜領域を分けて形成されている。
【００４９】
本実施の形態では、上記第１露光６１の露光量は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、単独で露光したときに被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量であり、続く上記第２露光６２の露光量は、単独で露光したときに上記フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量である。上記第１露光６１及び第２露光６２の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。
なお、本実施の形態の場合、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない領域は、第１露光６１と第２露光６２の２回露光されるため、第２露光６２の露光量は、第１露光６１の露光量と同じくフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量としてもよい。かかる露光量で第１露光６１と第２露光６２の２回露光されると、結果的にはその領域ではフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量が照射されることになる。
【００５０】
露光する２つの遮光パターン８３，８５を順次入れ替えるためには、第１露光６１と第２露光６２との間に被転写体１を移動させることによって、あるいは、第１露光６１と第２露光６２との間にフォトマスク８を移動させることによって、第１遮光パターン８３と第２遮光パターン８５が順次被転写体１に対して相対的に同一位置となるようにする。なお、第１遮光パターン８３を用いた第１露光６１の際には、第２遮光パターン８５を、また第２遮光パターン８５を用いた第２露光６２の際には、第１遮光パターン８３をそれぞれ遮蔽板４等で覆うようにしてもよい。
【００５１】
以上のように、フォトマスク８上の第１遮光パターン８３を用いた第１露光６１と、第２遮光パターン８５を用いた第２露光６２との被転写体１上への重ね露光によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図３中にはＡのハッチングで示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂのハッチングで示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃのハッチングで示す）とを形成する露光光が照射される。
こうして第１露光６１及び第２露光６２を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、図３（ｃ）に示すように、被転写体１上に、厚膜の残膜部位１３ａと、薄膜の残膜部位１３ｂと、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位１３ｃとを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンが形成される。
【００５２】
以上のほか、第1露光と第２露光は、それぞれ、単独で露光したときに、現像後のフォトレジスト膜に所定量の膜厚の残膜を生じるものとしてもよい。この場合、第１露光と第２露光とで、光源の光強度を同一とし、第１露光と第２露光の２回の露光によって、フォトレジストが現像後に実質的に残膜を生じない領域を形成しても良い。その場合には、第1露光と第２露光の間で露光量を調整する必要がない。このときの露光量は、例えば、単独でフォトレジスト膜に１回露光したときに、現像後のフォトレジストの残膜値が、露光されなかった部分の膜厚の55〜80％程度となるように選択することができる。
【００５３】
以下、本発明による具体的な実施例を説明する。
図４は、図５の（１）に示す第１遮光パターンを用いて被転写体上に第１露光を行い、次いで、図５の（２）に示す第２遮光パターンを用いて同じく被転写体上の同一位置に重ねて第２露光を行う場合の、被転写体上に照射される露光光の光強度分布を示したものである。このような光強度分布は、フォトマスクの露光条件を設定したハードウェアシミュレータで得ることができる。
【００５４】
図５の（１）に示す第１遮光パターンと（２）に示す第２遮光パターンは、いずれも同一の透明基板（石英基板）上にクロム（Ｃｒ）遮光膜で所定のパターン状に形成されている。図５の（１）の第１遮光パターンを用いた第１露光と（２）の第２遮光パターンを用いた第２露光との重ね露光によって、被転写体上には、図５の（３）に示すような、フォトレジストが実質的に露光されない領域９ｃと、現像後に所定量の残膜を生じる領域９ｂと、現像後に実質的に残膜を生じない領域９ａとを形成する露光光が照射される。なお、本実施例においては、上記第１露光と第２露光はいずれも、露光光源波長３６５ｎｍ、光学系の開口数ＮＡ０．１４３、σ０．７５、投影倍率×１倍とし、第１露光と第２露光の露光量は、それぞれ単独で被転写体に露光したとき、被転写体上のフォトレジストが現像後に所定量の残膜（実質的に露光されない領域のフォトレジストの現像後の残膜量を１００％としたときの約５０％となる残膜量）を生じる露光量とした。
【００５５】
以上の条件の下で、図５の（２）に示す第２遮光パターンにおけるＣｒ遮光膜の形成されている遮光部のパターン幅を４μｍ（固定）とし、（１）の第１遮光パターンにおける同じく遮光部のパターン幅を例えば１０μｍとした場合を、実施例Ｃ１００とする。この場合の第１遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｘと、第２遮光パターンにおける遮光部と透光部の境界位置ｙとの離間距離（幅）Ｗは３μｍであり、被転写体上にはその領域（９ｂ）に対応する残膜領域が形成される。
【００５６】
第１遮光パターンにおける遮光部のパターン幅を５μｍ（実施例Ｃ０５０）から１５μｍ（実施例Ｃ１５０）の範囲で変更し、第１露光と第２露光の重ね露光を行った場合の、被転写体上に照射される露光光の光強度分布をまとめて図４に示した。図４の横軸の座標は、図５の（３）におけるＲの範囲に対応している。
図４の結果から、本発明によるパターン形成方法によれば、被転写体上で1μｍ程度の明確な平坦部の幅を有するレジスト残膜を形成できることがわかる。とくに、上記９ｂの部分のパターン幅Ｗが２μｍ（実施例Ｃ０８０）以上である場合に好ましい微細パターン形成が行える。
【００５７】
次に、本発明に対する比較例を説明する。
本比較例は、従来のグレートーンマスクを用いて被転写体上にパターン転写を行う場合を示す。具体的には、図６の（ｂ）に示すような、透明基板（石英基板）上に、Ｃｒ遮光膜からなる遮光部と、透光部（透明基板が露出）と、ＭｏＳｉ半透光膜からなる半透光部（透光部における露光光透過率を１００％としたとき透過率を約５０％に低減する）とを有するグレートーンマスクを用い、液晶ディスプレイ用露光装置を使用して１回の露光で被転写体上にパターン転写を行う。なお、露光装置の光源波長は、上記実施例と同じく３６５ｎｍである。
【００５８】
上記ＭｏＳｉ半透光膜からなる半透光部のパターン幅HTを０μｍから６μｍの範囲で変更し、被転写体上へのパターン転写を行った場合の、被転写体上に照射される露光光の光強度分布を示したものが図６の（ａ）である。
図６の結果から、半透光膜で被転写体上のレジスト残膜を制御しようとすると、HTを３μｍ程度とすると、被転写体上ではやっと１μｍ程度の段差部分が形成できるが、平坦部がほとんどない。そのため、比較例のパターン形成方法では、幅制御が非常に難しく、被転写体上に１μｍあるいはそれ以下の明確な平坦部を有するレジスト残膜を精度良く形成することが困難である。
【００５９】
［実施の形態４］
図８は、本発明のパターン形成方法の実施の形態４を示す断面図である。本実施の形態は、請求項１６の発明に係るパターン形成方法である。
本実施の形態によるパターン形成方法は、図８に示すように、フォトマスク１００上に形成された遮光パターン１０２を用いて被転写体１上に第１露光１１１を行い、次いで、露光光のフォーカシング条件を第１露光とは変更し、同じく被転写体１上に同じくフォトマスク１００上に形成された遮光パターン１０２を用いて第２露光１１２を行う。つまり、第１露光１１１と第２露光１１２における露光光のフォーカシング条件の変更により、被転写体１上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行う。
なお、フォトマスク１００上の上記遮光パターン１０２は、透明基板（例えば石英基板など）１０１上に、所定のパターン状に形成されている。
【００６０】
本実施の形態では、上記第１露光１１１の露光量は、たとえば、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、単独で露光したときに被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量に設定される。続く上記第２露光１１２は、上記第１露光１１１とはフォーカシング条件を変更する。たとえば、第１露光１１１とはフォーカス位置を所定量ずらしてデフォーカスした状態で第２露光を１１２を行うようにする。この場合、デフォーカス量は適宜決定すればよいが、たとえば被転写体１上に形成する厚膜の残膜領域とその周囲に形成する薄膜の残膜領域の所望のパターン寸法などを考慮して決定する。なお、上記第１露光１１１及び第２露光１１２の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。
【００６１】
以上のように、フォトマスク１００上の遮光パターン１０２を用いた第１露光１１１と、次いで第１露光１１１とは露光光のフォーカシング条件を変更して同じく上記遮光パターン１０２を用いた第２露光１１２との被転写体１上への重ね露光によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図８中にはＡのハッチングで示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂのハッチングで示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃのハッチングで示す）とを形成する露光光が照射される。
【００６２】
こうして第１露光１１１及び第２露光１１２を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、図８（ｃ）に示すように、被転写体１上に、厚膜の残膜部位１３ａと、該厚膜の残膜部位１３ａの周囲に形成された薄膜の残膜部位１３ｂと、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位１３ｃとを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンが形成される。
すなわち、このとき形成されるパターンとしては、被転写体上のフォトレジストを現像後、厚膜部分を、それより残膜値の小さい薄膜部分が対称に挟む部分を有するものとすることができる。
【００６３】
以上のような本実施の形態に係るパターン形成方法によれば、例えば厚膜の残膜領域の両端又は周囲に薄膜の残膜領域を有する転写パターンを形成する場合、従来のグレートーンマスクを用いる転写方法の課題であったアライメントずれによって非対称なパターンとなることが避けられる。また、解像度の高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、簡便にパターン形成を行うことができる。そして、本実施の形態では、複数回の露光を行うに際して、マスク上のパターンと該パターンが転写される被転写体上の相対位置が変わらないため、アライメントずれが抑止でき、使用する露光機のもつアライメント精度が発揮され、所望のレジストパターンを精度良く簡便に形成することが可能である。
【００６４】
［実施の形態５］
図９は、本発明のパターン形成方法の実施の形態５を示す断面図である。本実施の形態は、請求項２０の発明に係るパターン形成方法である。
本実施の形態によるパターン形成方法は、図９に示すように、フォトマスク１００上に形成された遮光パターン１０２を被転写体１上の第１の位置に配置して（図９（ａ））、被転写体１上に第１露光１１１を行い、次いで、上記遮光パターン１０２を被転写体１に対して所定距離相対移動させ、被転写体１上の第２の位置に配置して（図９（ｂ））、被転写体１上に第２露光１１３を行う。つまり、第１露光１１１と第２露光１１３の間に、遮光パターン１０２と被転写体との相対位置を変更して、第１露光１１１と第２露光１１３の重ね露光を行うことにより、被転写体１上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行う。
なお、フォトマスク１００上の上記遮光パターン１０２は、透明基板（例えば石英基板など）１０１上に、所定のパターン状に形成されている。
【００６５】
本実施の形態では、上記第１露光１１１と第２露光１１３の露光量は、たとえば、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、単独で露光したときに被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量に設定される。第１露光１１１と第２露光１１３の露光量は、等しい露光量であっても、異なる露光量であってもよい。第１露光１１１と第２露光１１３の露光量を変えた場合、たとえば被転写体１上で厚膜の残膜領域の両端に形成される薄膜の残膜領域の膜厚を両端でそれぞれ変えることができる。なお、上記第１露光１１１及び第２露光１１３の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。
【００６６】
また、第１露光１１１と第２露光１１３の間に、遮光パターン１０２と被転写体１との相対位置を変更するが、その場合、フォトマスク１００を所定の方向に移動させてもよいし、また被転写体１を所定の方向に移動させてもよい。いずれにしてもその際のアライメントは露光装置に搭載された位置決め機構によって精度高く維持することができる。また、この場合の相対移動量は適宜決定すればよいが、たとえば被転写体１上に形成する厚膜の残膜領域とその両端に形成する薄膜の残膜領域の所望のパターン寸法などを考慮して決定する。
【００６７】
以上のように、フォトマスク１００上の遮光パターン１０２を用いた第１露光１１１と、次いで被転写体１に対する上記遮光パターン１０２の相対位置を変更して上記遮光パターン１０２を用いた第２露光１１３との被転写体１上への重ね露光によって、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図９中にはＡのハッチングで示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂのハッチングで示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃのハッチングで示す）とを形成する露光光が照射される。
【００６８】
こうして第１露光１１１及び第２露光１１３を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、図９（ｃ）に示すように、被転写体１上に、厚膜の残膜部位１３ａと、該厚膜の残膜部位１３ａの両端に形成された薄膜の残膜部位１３ｂと、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位１３ｃとを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターンが形成される。
すなわち、このとき形成されるパターンとしては、被転写体上のフォトレジストを現像後、厚膜部位を、それより残膜値の小さい薄膜部位が対称に挟む部分を有するものとすることができる。
【００６９】
以上のような本実施の形態に係るパターン形成方法によれば、例えば厚膜の残膜領域の両端又は周囲に薄膜の残膜領域を有する転写パターンを形成する場合、従来のグレートーンマスクを用いる転写方法の課題であったアライメントずれによって非対称なパターンとなることが避けられる。また、解像度の高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、簡便にパターン形成を行うことができる。そして、本実施の形態では、第１露光と第２露光の間に被転写体とフォトマスクの相対移動が必要となるが、そのアライメントは露光装置上で行えるため、高精度で位置決めできる。マスクを複数使用する場合に必然的に生じるアライメントずれの問題が避けられる。その結果、被転写体上に例えば１μｍ以下の微細パターン幅のレジスト残膜を含むレジストパターンも精度良く簡便に形成することが可能である。
【００７０】
［実施の形態６］
図１０は、本発明に係るパターン形成方法の実施の形態６を説明するためのフォトマスクと被転写体の位置関係を示す平面図である。本実施の形態は、請求項２４の発明に係るパターン形成方法である。
本実施の形態によるパターン形成方法は、図１０に示すように、フォトマスク２００を被転写体１上の第１の位置に配置して（図１０（ａ））、被転写体１上にフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２２０を同時に第１露光を行い、次いで、上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分（ここでは１パターン単位分、以下同様。）相対移動させて被転写体１上の第２の位置に配置して（図１０（ｂ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２２０を同時に第２露光を行う。そして、本実施の形態では、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて（図１０（ｃ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２２０の同時露光を行い、またさらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて（図１０（ｄ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２２０の同時露光を行い、被転写体１上に３面付けの転写パターンを形成している。ここで、フォトマスク２００のうち、パターンが形成されていない部分は遮光部であることが好ましい。
【００７１】
つまり、第１パターン２１０と第２パターン２２０が形成されたフォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体１上に第1パターン２１０と第２パターン２２０の同時露光を繰返し行うことによって、上記第１露光と第２露光の重ね露光により、被転写体１上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行い、多階調の転写パターンを形成する。
【００７２】
なお、フォトマスク２００上の上記第１パターン２１０及び第２パターン２２０はいずれも、透明基板（例えば石英基板など）上に、クロム（Ｃｒ）等からなる遮光膜で所定の異なるパターン状に形成された遮光パターンであり、上記第１パターン２１０は遮光部２１１と透光部２１２からなり、上記第２パターン２２０は遮光部２２１と透光部２２２からなる。また、上記第１パターン２１０と第２パターン２２０は、フォトマスク２００上に隣り合わせで形成されている。
【００７３】
本実施の形態では、上記第１露光（図１０（ａ）における１度目の露光）と第２露光（同図（ｂ）における２度目の露光）は等しい露光量である。また、その後の同図（ｃ）における３度目の露光、および同図（ｄ）における４度目の露光も同じ量光量である。そして、１つの転写パターンは、第１パターン２１０と第２パターン２２０の重ね合わせ、すなわち例えば上記第１露光と第２露光の重ね露光によって形成され、たとえば、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、上記第１露光と第２露光の露光量は、それぞれ単独で露光したときに被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量であって、かつ、第１露光と第２露光の２重露光された領域では、被転写体１上のフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量に設定される。なお、上記露光時の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、例えば上記第１露光と第２露光の間（図１０（ａ）の工程と（ｂ）の工程の間、その後の（ｂ）と（ｃ）の工程の間、（ｃ）と（ｄ）の工程の間も同様。）に、フォトマスク２００と被転写体１であるパネルとの相対位置を１パネル分ずつ変更するが、その場合、フォトマスク２００を所定の方向に移動させてもよいし、また被転写体１を所定の方向に移動させてもよい。いずれにしてもその際のアライメントは露光装置に搭載された位置決め機構によって精度高く維持することができる。また、露光１回毎の相対移動量は１パネル分であるが、本実施の形態では、フォトマスク２００上に上記第１パターン２１０と第２パターン２２０とがそれぞれ同じ領域幅で隣り合わせに形成されているため、たとえば被転写体１上の第２パターン２２０が露光された領域に第１パターン２１０が重ねて露光されるように、１パネル分は第１パターン２１０（又は第２パターン２２０）の領域幅に設定される。
【００７５】
図１０（ａ）に示すフォトマスク２００と被転写体１のパネルとの配置において、フォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２２０を同時露光すると、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、１ａのパターン形成領域に上記第１パターン２１０が露光され、隣接する１ｂのパターン形成領域に上記第２パターン２２０が露光される。この１回目の露光によりフォトレジスト膜１３が受ける露光量は、フォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量である。そして、上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１０（ｂ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２２０を被転写体１に同時露光すると、１ｂのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２２０に第１パターン２１０が重ねて露光される。また、隣接する１ｃのパターン形成領域には上記第２パターン２２０が露光される。この２回目の露光の露光量も、フォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量であるが、１ｂのパターン形成領域において１回目の露光と２回目の露光の２重露光された領域では、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量が照射される。
【００７６】
次いで、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１０（ｃ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２２０を被転写体１に同時露光すると、１ｃのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２２０に第１パターン２１０が重ねて露光され、隣接する１ｄのパターン形成領域には上記第２パターン２２０が露光される。次いで、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１０（ｄ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２２０を被転写体１に同時露光すると、１ｄのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２２０に第１パターン２１０が重ねて露光され、隣接する１ｅのパターン形成領域に第２パターン２２０が露光される。
【００７７】
以上のように、第１パターン２１０と第２パターン２２０が形成されたフォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体１上に第1パターン２１０と第２パターン２２０の同時繰返し露光を行うことによって、被転写体１上の１ｂ、１ｃ、１ｄの各パターン形成領域において、フォトレジスト膜１３には、上記第２パターン２２０と第１パターン２１０の重ね露光により、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図１０中にはＡの模様（ベタ黒）で示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂの模様で示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃの模様（白）で示す）とを形成する露光光が照射される。
【００７８】
こうして第1パターン２１０と第２パターン２２０の同時繰返し露光を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、被転写体１上に、厚膜の残膜部位と、例えば該厚膜の残膜部位の両端に形成された薄膜の残膜部位と、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位とを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）多階調のレジストパターンが形成される。
【００７９】
以上のような本実施の形態に係るパターン形成方法によれば、例えば被転写体上に多面付けにより転写パターンを形成する場合、第１パターンと第２パターンが形成されたフォトマスクを被転写体に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体上に第1パターンと第２パターンの同時露光を繰返し行うため、複数回の露光を行うに際して各露光間の被転写体とフォトマスクとの相対移動の際の移動距離が短くてすみ、その際のアライメントは露光装置に搭載された位置決め機構によって精度高く維持することができるので高精度な位置決めが可能である。また、露光時に第１パターンと第２パターンのいずれかを開閉する必要がない。したがって、被転写体上に所望の膜厚が段階的に異なる多階調のレジストパターンを精度良く形成することが可能である。また、解像度の高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、被転写体上に例えば１μｍ程度の微細幅のレジスト残膜を含む多階調のレジストパターンを精度良く形成することが可能である。
【００８０】
［実施の形態７］
図１１は、本発明に係るパターン形成方法の実施の形態７を説明するためのフォトマスクと被転写体の位置関係を示す平面図である。本実施の形態も請求項２４の発明に係るパターン形成方法である。
本実施の形態によるパターン形成方法においても、図１１に示すように、フォトマスク２００を被転写体１上の所定の位置に配置して（図１１（ａ））、被転写体１上にフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、次いで、上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分（ここでは１パターン単位分、以下同様。）相対移動させて（図１１（ｂ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて（図１１（ｃ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、またさらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて（図１１（ｄ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、被転写体１上に３面付けの転写パターンを形成している。
【００８１】
つまり、第１パターン２１０と第２パターン２３０が形成されたフォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体１上に第1パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を繰返し行うことによって、上記第１パターンと第２パターンの重ね露光により、被転写体１上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行い、多階調の転写パターンを形成する。
【００８２】
ただし、本実施の形態では、フォトマスク２００上の上記第１パターン２１０は、遮光部２１１と透光部２１２からなる遮光パターンであるが、上記第２パターン２３０は、遮光部２３１と、透過する露光量を所定量低減する半透光部２３２からなる。該半透光部は、上記透光部の露光光透過率を１００％としたとき透過率を例えば２０〜８０％程度に低減させる光半透過性の半透光膜で形成される（この例では例えば20％の透過率とする）。また、上記第１パターン２１０と第２パターン２３０は、フォトマスク２００上にそれぞれ同じ領域幅で隣り合わせに形成されている。
【００８３】
本実施の形態では、各露光時の露光量は等しい露光量である。また、その１回の露光量は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、単独で露光したときに、フォトレジスト膜１３が現像後に残膜を生じなくなる露光量である。このとき、上記第1パターン２１０によって露光を受けた領域ではこのフォトレジスト膜１３が現像後に残膜を生じなくなる露光量が照射され、上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の重ね露光により２重露光された領域では、露光量が更に大きくなるため、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない。一方、第２パターンのみによって、上記半透光部２３２を介して露光を受けた領域は、該半透光部に用いた半透光膜の透過率20％に応じて、フォトレジスト膜１３に残膜を生じる。上記露光時の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。なお、上記第２パターン２３０は、透過する露光量を所定量低減する半透光部２３２を有するため、上記第１パターン２１０と第２パターン２３０を同時露光したとき、被転写体１上には、第２パターン２３０は、第１パターン２１０の露光量よりも所定量低減された露光量で照射される。
【００８４】
また、本実施の形態においても、露光１回毎の相対移動量は１パネル分であるが、フォトマスク２００上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０とがそれぞれ同じ領域幅で隣り合わせに形成されているため、１パネル分は第１パターン２１０（又は第２パターン２３０）の領域幅に設定される。
【００８５】
図１１（ａ）に示すフォトマスク２００と被転写体１のパネルとの配置において、フォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を同時露光すると、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、１ａのパターン形成領域に上記第１パターン２１０が露光され、隣接する１ｂのパターン形成領域に上記第２パターン２３０が露光される。そして、上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１１（ｂ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を被転写体１に同時露光すると、１ｂのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２３０に第１パターン２１０が重ねて露光される。また、隣接する１ｃのパターン形成領域には上記第２パターン２３０が露光される。
【００８６】
次いで、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１１（ｃ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を被転写体１に同時露光すると、１ｃのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２３０に第１パターン２１０が重ねて露光され、隣接する１ｄのパターン形成領域には上記第２パターン２３０が露光される。次いで、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１１（ｄ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を被転写体１に同時露光すると、１ｄのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２３０に第１パターン２１０が重ねて露光され、隣接する１ｅのパターン形成領域に第２パターン２３０が露光される。
【００８７】
以上のように、第１パターン２１０と第２パターン２３０が形成されたフォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体１上に第1パターン２１０と第２パターン２３０の同時繰返し露光を行うことによって、被転写体１上の１ｂ、１ｃ、１ｄの各パターン形成領域において、フォトレジスト膜１３には、上記第２パターン２３０と第１パターン２１０の重ね露光により、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図１１中にはＡの模様（ベタ黒）で示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる領域（Ｂの模様で示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃの模様（白）で示す）とを形成する露光光が照射される。すなわち、第２パターン２３０と第１パターン２１０の重ね露光により２重露光された領域、および第１パターン２１０のみによって露光された領域では、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量が照射される。また、第２パターン２３０のみによって露光された領域は、フォトレジスト膜１３に対して、第１パターン２１０よりも所定量低減された露光量で照射されるので、その結果、異なる膜厚の残膜を生じる領域が形成される。したがって、第２パターン２３０の半透光部２３２の光透過率と１回の露光量を適宜調節することによって、例えばフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量を１００％とし、この露光量で上記露光を順次繰り返したとき、所定量のレジスト残膜の残膜領域を形成することができる。
【００８８】
この態様は、以下のような利点がある。すなわち、前述の実施の形態６においては、第1パターンと第２パターンが常に同量の露光量によって露光され、かつ、２回の露光によってレジスト残膜が実質的にゼロになる部分を形成する関係で、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量を100％としたとき、レジスト残膜を生じさせる部分の露光量は50％程度以上に制約される。これよりも小さい露光量による、レジスト残膜値を得たい場合に自由度が小さい。
これに対し、本実施の形態７においては、半透光部に用いる半透光膜の透過率を選択することにより、50％以下の露光量によるレジスト残膜を形成することができる。
【００８９】
［実施の形態８］
図１２は、本発明に係るパターン形成方法の実施の形態８を説明するためのフォトマスクと被転写体の位置関係を示す平面図である。本実施の形態も請求項２４の発明に係るパターン形成方法である。
本実施の形態によるパターン形成方法においても、図１２に示すように、フォトマスク２００を被転写体１上の所定の位置に配置して（図１２（ａ））、被転写体１上にフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、次いで、上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分（ここでは１パターン単位分、以下同様。）相対移動させて（図１２（ｂ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて（図１２（ｃ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、またさらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて（図１２（ｄ））、被転写体１上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を行い、被転写体１上に３面付けの転写パターンを形成している。
【００９０】
つまり、第１パターン２１０と第２パターン２３０が形成されたフォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体１上に第1パターン２１０と第２パターン２３０の同時露光を繰返し行うことによって、上記第１パターンと第２パターンの重ね露光により、被転写体１上に部位によって露光光の照射量の異なる露光を行い、多階調の転写パターンを形成する。
【００９１】
ただし、本実施の形態では、フォトマスク２００上の上記第１パターン２１０は、遮光部２１１と透光部２１２からなる遮光パターンであるが、上記第２パターン２３０は、遮光部２３１と、透過する露光量を所定量低減する半透光部２３２からなる。該半透光部は、上記透光部の露光光透過率を１００％としたとき透過率を例えば２０〜８０％程度に低減させる光半透過性の半透光膜で形成される（例えば５０％とする）。また、上記第１パターン２１０と第２パターン２３０は、フォトマスク２００上にそれぞれ同じ領域幅で隣り合わせに形成されている。
【００９２】
本実施の形態では、各露光時の露光量は等しい露光量である。また、その１回の露光量は、被転写体１上のフォトレジスト膜１３がポジ型フォトレジストである場合、フォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量であって、かつ、上記第１パターン２１０と第２パターン２３０の重ね露光により２重露光された領域では、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量に設定される（例えば、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量を１００％としたとき、ここでは８０％の露光量とする）。上記露光時の露光波長としては、実施の形態１と同様、例えば現行の液晶ディスプレイ用露光装置に用いられているｉ線（３６５ｎｍ）〜ｇ線（４３６ｎｍ）を利用することができる。なお、上記第２パターン２３０は、透過する露光量を所定量低減する半透光部２３２を有するため、上記第１パターン２１０と第２パターン２３０を同時露光したとき、被転写体１上には、第２パターン２３０は、第１パターン２１０の露光量よりも所定量低減された露光量で照射される。
【００９３】
また、本実施の形態においても、露光１回毎の相対移動量は１パネル分であるが、フォトマスク２００上に上記第１パターン２１０と第２パターン２３０とがそれぞれ同じ領域幅で隣り合わせに形成されているため、１パネル分は第１パターン２１０（又は第２パターン２３０）の領域幅に設定される。
【００９４】
図１２（ａ）に示すフォトマスク２００と被転写体１のパネルとの配置において、フォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を同時露光すると、被転写体１上のフォトレジスト膜１３には、１ａのパターン形成領域に上記第１パターン２１０が露光され、隣接する１ｂのパターン形成領域に上記第２パターン２３０が露光される。そして、上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１２（ｂ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を被転写体１に同時露光すると、１ｂのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２３０に第１パターン２１０が重ねて露光される。また、隣接する１ｃのパターン形成領域には上記第２パターン２３０が露光される。
【００９５】
次いで、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１２（ｃ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を被転写体１に同時露光すると、１ｃのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２３０に第１パターン２１０が重ねて露光され、隣接する１ｄのパターン形成領域には上記第２パターン２３０が露光される。次いで、さらに上記フォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分相対移動させて、図１２（ｄ）に示すフォトマスク２００と被転写体１との配置において、再びフォトマスク２００上の第１パターン２１０と第２パターン２３０を被転写体１に同時露光すると、１ｄのパターン形成領域には先に露光された第２パターン２３０に第１パターン２１０が重ねて露光され、隣接する１ｅのパターン形成領域に第２パターン２３０が露光される。
【００９６】
以上のように、第１パターン２１０と第２パターン２３０が形成されたフォトマスク２００を被転写体１に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体１上に第1パターン２１０と第２パターン２３０の同時繰返し露光を行うことによって、被転写体１上の１ｂ、１ｃ、１ｄの各パターン形成領域において、フォトレジスト膜１３には、上記第２パターン２３０と第１パターン２１０の重ね露光により、現像後に実質的に残膜を生じない領域（図１２中にはＡの模様（ベタ黒）で示す）と、現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる２つの領域（それぞれＢ１，Ｂ２の模様で示す）と、フォトレジスト膜が実質的に露光されず現像後に厚膜の残膜を生じる領域（Ｃの模様（白）で示す）とを形成する露光光が照射される。すなわち、第２パターン２３０と第１パターン２１０の重ね露光により２重露光された領域では、フォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量が照射される。また、第１パターン２１０又は第２パターン２３０の何れかが露光された領域では、いずれもフォトレジスト膜１３が現像後に所定量の薄膜の残膜を生じる露光量が照射されるが、第２パターン２３０は、フォトレジスト膜１３に対して、第１パターン２１０よりも所定量低減された露光量で照射されるので、その結果、異なる膜厚の残膜を生じる領域が形成される。したがって、第２パターン２３０の半透光部２３２の光透過率と１回の露光量を適宜調節することによって、例えばフォトレジスト膜１３が現像後に実質的に残膜を生じない露光量を１００％としたとき、５０％以上１００％未満の露光量で照射される領域と、５０％未満の露光量で照射される領域の２つの異なる膜厚の残膜領域を形成することができる。
【００９７】
こうして第1パターン２１０と第２パターン２３０の同時繰返し露光を終えた被転写体１上のフォトレジスト膜１３を現像すると、被転写体１上に、厚膜の残膜部位と、膜厚の異なる２つの薄膜の残膜部位と、残膜の無い（実質的に残膜を生じない）部位とを含む、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）多階調のレジストパターンが形成される。
なお、本発明は上記態様に限定されない。例えば、図１２において、第１パターン２１０にも半透光膜を用いた半透光部を形成すれば、更に、フォトレジストの残膜値の異なるレジストパターンを形成することが可能となる。
【００９８】
以上のような本実施の形態に係るパターン形成方法によれば、例えば被転写体上に多面付けにより転写パターンを形成する場合、第１パターンと第２パターンが形成されたフォトマスクを被転写体に対して１パネル分ずつ相対移動させながら、被転写体上に第1パターンと第２パターンの同時露光を繰返し行うため、複数回の露光を行うに際して各露光間の被転写体とフォトマスクとの相対移動の際の移動距離が短くてすみ、その際のアライメントは露光装置に搭載された位置決め機構によって精度高く維持することができるので高精度な位置決めが可能である。また、露光時に第１パターンと第２パターンのいずれかを開閉する操作が必要ない。したがって、被転写体上に所望の膜厚が段階的に異なる多階調（特に中間の２階調を含む４階調）のレジストパターンを精度良く形成することが可能である。また、解像度の高い大規模で高価な露光装置をとくに用いなくても、被転写体上に例えば１μｍ程度の微細幅のレジスト残膜を含む多階調のレジストパターンを精度良く形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１によるパターン形成方法を工程順に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２によるパターン形成方法を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３によるパターン形成方法を工程順に示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の結果を示す光強度分布図である。
【図５】本発明の実施例における遮光パターン図である。
【図６】（ａ）は比較例の結果を示す光強度分布図、（ｂ）は比較例に使用するグレートーンマスクの平面図である。
【図７】グレートーンマスクを用いるパターン転写方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４によるパターン形成方法を工程順に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５によるパターン形成方法を工程順に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るパターン形成方法を説明するためのフォトマスクと被転写体の位置関係を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係るパターン形成方法を説明するためのフォトマスクと被転写体の位置関係を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態８に係るパターン形成方法を説明するためのフォトマスクと被転写体の位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  被転写体
５，７，８  フォトマスク
１３  フォトレジスト膜
５３，７３，８３  第１遮光パターン
５５，７５，８５  第２遮光パターン
６１  第１露光
６２  第２露光
１００、２００  フォトマスク
１０２  遮光パターン
１１１  第１露光
１１２，１１３  第２露光
【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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